本文關(guān)鍵詞：冶金法多晶硅的晶體缺陷演變及電學(xué)性能研究　出處：《昆明理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：冶金法作為一種生產(chǎn)太陽能級硅的新方法具有低成本、低能耗且可直接從工業(yè)硅提純至太陽能級硅等優(yōu)點,但冶金法多晶硅中存在大量的晶體缺陷,嚴(yán)重影響多晶硅的電學(xué)性能。因此,通過對多晶硅晶體缺陷的消除及演變規(guī)律進行研究,對多晶硅電學(xué)性能的提高具有積極影響。本文基于定向凝固提純獲得的高磷冶金法多晶硅,采用快速熱處理和常規(guī)熱處理退火的兩種熱處理方式,通過控制退火溫度800℃～1300℃及保溫時間30s～10h的變化,對冶金法多晶硅晶體缺陷的演變規(guī)律及電學(xué)性能的變化情況進行較為系統(tǒng)的研究。主要針對多晶硅中的位錯缺陷、晶粒尺寸、晶界缺陷及晶粒的晶體取向等在退火前后的演變情況進行表征,獲得了多晶硅晶體缺陷的演變規(guī)律及電學(xué)性能的變化情況。在快速熱處理過程中,通過對多晶硅進行不同條件的退火實驗研究結(jié)果表明,在退火溫度由800℃升高到1200℃時,位錯缺陷的密度隨溫度的升高而明顯的降低;在退火的保溫時間由30s延長到120s時,硅片位錯消除的程度基本相同,由30s升高到120s的快速熱處理過程并不會對位錯的消除產(chǎn)生較大影響;多晶硅晶粒的尺寸在1100℃-保溫120s退火后,最高能夠增大45800μm2;取向差為1.5°和59.5°這兩個晶界類型的在退火后的數(shù)量變化最大,冶金法多晶硅的晶體取向并不會隨快速熱處理退火條件的改變而產(chǎn)生差異。多晶硅的少數(shù)載流子壽命及電阻率提升最明顯的溫度出現(xiàn)在1200℃,分別提高了 0.189μs和0.034Ω·cm。在常規(guī)熱處理過程中,與快速熱處理出現(xiàn)的現(xiàn)象相似,位錯缺陷的數(shù)量隨溫度的升高而明顯降低,在1300℃位錯缺陷的消除效果達(dá)到最佳;在退火的保溫時間由2h延長到10h后,多晶硅的位錯密度降低的效果明顯;通過對多晶硅片的EBSD相關(guān)檢測發(fā)現(xiàn),多晶硅晶粒的尺寸在退火后最高增大了 42300μm2;在數(shù)量上改變最大的晶界仍然為1.5°和59.5°這兩種晶界類型,尤其是在1300℃-保溫10h后,取向差為1.5°的晶界升高了 13.00%,同樣地,取向差為59.5°的晶界在退火后降低了 9.44%;退火后多晶硅的晶體取向并不會隨退火的改變而發(fā)生變化;多晶硅的電阻率在保溫10h后獲得了明顯的提升,由底部到頂部的硅片在保溫10h后,電阻率提高了接近30%的幅度,最高值提升了 0.22Ωacm。多晶硅中位錯缺陷密度的降低、多晶硅晶粒尺寸的增大、多晶硅晶界對雜質(zhì)的吸附作用以及晶粒內(nèi)部雜質(zhì)間的相互復(fù)合等因素的共同作用下,多晶硅的少數(shù)載流子壽命和電阻率的大小獲得了明顯的提升,二者最高分別升高了 0.23μs和0.22Ω·cm。
[Abstract]:Metallurgical process as a new method of producing solar silicon has the advantages of low cost, low energy consumption and can be directly purified from industrial silicon to solar grade silicon, but there are a large number of crystal defects in metallurgical polysilicon. The electrical properties of polysilicon are seriously affected. Therefore, the elimination and evolution of polysilicon crystal defects are studied. It has a positive effect on the improvement of the electrical properties of polysilicon. Based on the high phosphorus metallurgical polysilicon obtained by directional solidification purification, two kinds of heat treatment methods, rapid heat treatment and conventional heat treatment, have been adopted in this paper. The annealing temperature was controlled at 800 鈩，

本文編號：1419473