Главная > Разное > Солнечные элементы: Теория и эксперимент
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

4.2.2. Выращивание кристаллов методом Чохральского

Процесс выращивания кристаллов этим методом можно проследить, обратившись к схеме установки, показанной на рис. 4.3. В процессе выращивания контролируют температуру тигля, скорость вытягивания кристалла из расплава и перемешивание расплава при вращении вытягиваемого кристалла или тигля. Конструктивные особенности установки призваны обеспечить требуемую форму тепловых полей вблизи границы роста, регулировать тепловые потери в области выхода кристалла из расплава и через зажимный патрон, держащий затравочный кристалл.

Для инициирования роста кристалла затравочный кристалл опускают в расплав, плавно уменьшают его температуру и начинают вытягивать кристалл из расплава. Поскольку в большинстве модификаций метода Чохральского скрытая теплота кристаллизации выделяется главным образом за счет теплового излучения, интенсивность которого определяется излучающей площадью и температурой окружающей среды, диаметр кристалла зависит от соотношения между скоростью вытягивания и характером температурных полей. Влияние поверхностного натяжения относительно мало при нахождении границы роста значительно выше или ниже уровня расплава (рис. 4.3).

Обычно в качестве материала тигля, в котором расплавляют кремний, используют (температура размягчения около 1600°С). Легирующие примесн растворяют в расплаве, и до начала кристаллизации расплав гомогенизируют. Кристаллизацию проводят в вакууме в среде инертного газа. Кристаллы вытягивают со скоростью см/с и вращают с частотой 10—40 об/мин. Часто одновременно осуществляют вращение тигля в противоположном направлении.

В настоящее время наилучшим материалом для изготовления тигля является кварц. Он медленно растворяется в жидком кремнии согласно реакции

до насыщения расплава кислородом, соответствующего концентрации

и только после этого образуется монооксид Монооксид кремния испаряется, однако примеси, содержащиеся в кварце, остаются в расплаве. В этой связи следует минимизировать отношение поверхности к объему тигля и применять особо чистый кварц. В качестве материала тигля используется также графит, однако углерод частично растворяется в кремнии, образуя включения кроме того, возможно загрязнение расплава примесями, поскольку графит с трудом поддается очистке.

Методом Чохральского выращивают слитки диаметром до 30 см и длиной до нескольких метров.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление