デンドライト成長を利用した完全配向半導体バルク多結晶の成長技術の開発

利用枝晶生长开发完美取向半导体块状多晶的生长技术

基本信息

批准号：
17656223
负责人：
藤原航三
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、一方向成長キャスト法において成長初期過程にデンドライト結晶をルツボ壁に沿って成長させ、このデンドライト結晶上面にSiバルク多結晶を成長させる「デンドライト利用キャスト法」により、粒方位、粒サイズ、粒界性格を制御した太陽電池用Siバルク多結晶を作製することを目的としている。本年度は、キャスト成長の初期過程にデンドライト成長を効率的に発現させるために、第二元素としてGeを微量添加することを着想した。融液成長過程のその場観察装置を用いて、Si融液およびSiGe融液からの結晶成長過程を直接観察し、成長様式を比較した。Geを微量添加することによって、純Si融液の場合に比べてデンドライト成長が起こりやすくなり、かつ、デンドライト結晶のサイズも大きくなることが明らかとなった。これは、Geを添加することで融液中に組成的過冷却が生じたためであると考えられる。この知見をベースとして、キャスト成長においてもSiにGeを微量添加して5cmφ×3cmのバルク多結晶インゴットの成長を行った。Geを添加しない場合は、{112}面に配向したインゴットが得られたが、Geを添加したインゴットにおいては、{110}面に80%以上配向したバルク多結晶インゴットが得られた。これは、キャスト成長初期に、ルツボ底面に沿って<112>方向に伸びるデンドライトが多数成長したためである。このように、Geの微量添加により、バルク多結晶インゴットの組織制御が可能であることを実証し、特定の結晶方位に配向したバルク多結晶インゴットを実現した。

在这项研究中，在单向生长铸造方法中，在初始生长过程中枝晶晶体沿着坩埚壁生长，并且在枝晶晶体的顶表面上生长硅块体多晶。本研究的目的是制造硅块体。具有受控晶界特性的太阳能电池多晶。今年，我们提出了添加少量Ge作为第二元素的想法，以便在铸件生长的初始过程中有效诱导枝晶生长。利用熔体生长过程原位观测装置，直接观察了Si熔体和SiGe熔体的晶体生长过程，并比较了生长模式。结果表明，通过添加少量的Ge，与纯Si熔体的情况相比，更容易发生枝晶生长，并且枝晶晶体的尺寸也增大。这被认为是由于Ge的添加而在熔体中发生成分过冷的缘故。基于这一知识，我们在铸造生长过程中向 Si 中添加了少量 Ge，以生长尺寸为 5 cmφ x 3 cm 的块状多晶锭。当不添加Ge时，获得在{112}面取向的铸锭，但是当添加Ge时，获得其中80％以上在{110}面取向的块状多晶铸锭。这是因为在铸件生长的早期阶段，许多沿<112>方向延伸的枝晶沿着坩埚底部生长。通过这种方式，我们证明了可以通过添加少量Ge来控制块状多晶锭的结构，并获得以特定晶向取向的块状多晶锭。

项目成果

期刊论文数量（2）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

半導体バルク多結晶の作製方法

半导体块状多晶的制造方法

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Directional growth method to obtain high quality polycrystalline silicon from its melt

DOI：
10.1016/j.jcrysgro.2006.04.016
发表时间：
2006-07
期刊：
Journal of Crystal Growth
影响因子：
1.8
作者：
K. Fujiwara;W. Pan;Kohei Sawada;M. Tokairin;N. Usami;Y. Nose;A. Nomura;T. Shishido;K. Nakajima-K.-Na
通讯作者：
K. Fujiwara;W. Pan;Kohei Sawada;M. Tokairin;N. Usami;Y. Nose;A. Nomura;T. Shishido;K. Nakajima-K.-Na