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横向磁场下坩埚转速对半导体级直拉单晶硅熔体中流场与氧浓度的影响机制 被引量：1
1
作者 王黎光 芮阳 +7 位作者 盛旺 马吟霜 马成 陈炜南 邹啟鹏 杜朋轩 黄柳青 罗学涛 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第9期1641-1650,共10页
利用ANSYS有限元软件分析了横向磁场下不同坩埚转速对200 mm半导体级直拉单晶硅的流场及氧浓度的影响。研究结果表明:在横向磁场下,硅熔体的流场和氧浓度分布呈三维非对称性,熔体对流形式主要包括泰勒-普劳德曼漩涡、浮力-热毛细漩涡及... 利用ANSYS有限元软件分析了横向磁场下不同坩埚转速对200 mm半导体级直拉单晶硅的流场及氧浓度的影响。研究结果表明:在横向磁场下,硅熔体的流场和氧浓度分布呈三维非对称性,熔体对流形式主要包括泰勒-普劳德曼漩涡、浮力-热毛细漩涡及次漩涡,其中前两者有助于氧挥发,而次漩涡则起到抑制作用。当坩埚转速较低(0.5~1.0 r/min)时,较弱的熔体对流强度导致坩埚壁与固液界面间的热传导效率低,氧主要以扩散机制迁移至固液界面,熔硅中氧浓度高;当坩埚转速较高(2~2.5 r/min)时,氧通过强对流形式迁移至固液界面。随着坩埚转速增加,次漩涡和浮力-热毛细漩涡的作用强度提高,浮力-热毛细漩涡影响区域远离自由表面,使硅熔体中的氧浓度呈先下降后上升的趋势。数值模拟结果与实验结果均表明,在横向磁场条件下优选1.5 r/min的坩埚转速可获得平均氧浓度较低的单晶硅。上述分析结果可以为横向磁场下半导体级单晶硅拉晶参数优化提供参考依据。 展开更多
关键词 ANSYS有限元分析 200 mm半导体级单晶硅 直拉法 坩埚转速 流场 氧浓度
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基于PSO-BP-PID的直拉单晶炉坩埚旋转速度控制系统研究
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作者 彭鑫 高德东 +2 位作者 王珊 徐圣哲 高俊伟 《制造业自动化》 北大核心 2023年第12期100-104,共5页
现在直拉单晶炉中对于坩埚转速的控制一般采用的是PID控制,但其过程中长期存在非线性,大滞后,不确定性等问题,用神经网络优化PID控制时又容易产生局部最优解。因此,在现有单晶炉坩埚旋转控制系统中提出一种用粒子群算法来优化原有控制... 现在直拉单晶炉中对于坩埚转速的控制一般采用的是PID控制,但其过程中长期存在非线性,大滞后,不确定性等问题,用神经网络优化PID控制时又容易产生局部最优解。因此,在现有单晶炉坩埚旋转控制系统中提出一种用粒子群算法来优化原有控制的办法,通过粒子群算法对神经网络权值的优化,规避神经网络的自身缺陷,之后再优化PID控制,使得PID控制的控制效果达到最佳。仿真实验的结果表明,PSO-BP-PID控制的响应速度比神经网络PID控制和PID控制分别提升了25%和72.7%,控制达到稳定的速度则分别提升了58.7%和69.4%,超调量比PID控制的超调量减少了12.8%,比神经网络PID控制减少了4.6%。通过对坩埚转速控制的优化可以提高单晶硅棒的品质,促进直拉单晶硅的高质量生产。 展开更多
关键词 直拉单晶炉 坩埚转速 PID控制 神经网络 粒子群优化算法
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拉晶工艺参数对N型单晶硅氧含量的影响研究
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作者 柴晨 张军 +2 位作者 王玉龙 韩庆辉 李怀铭 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第5期792-802,共11页
TOPCon电池基板是以N型硅片为主,N型硅片的氧含量在一定程度上影响着TOPCon电池的转换效率。本文采用直拉法进行单晶硅的拉制,通过调整埚转、氩气流量和炉压来研究拉晶工艺参数对N型单晶硅氧含量的影响。数值模拟分析和实验结果表明:坩... TOPCon电池基板是以N型硅片为主,N型硅片的氧含量在一定程度上影响着TOPCon电池的转换效率。本文采用直拉法进行单晶硅的拉制,通过调整埚转、氩气流量和炉压来研究拉晶工艺参数对N型单晶硅氧含量的影响。数值模拟分析和实验结果表明:坩埚转速的增加会抑制浮力-热毛细漩涡,减少熔体界面处SiO的挥发,提高硅熔体内部和单晶硅棒氧含量;增大氩气流量和降低炉压可增大熔体界面处SiO的质量流量,有效促进SiO挥发,减少固液界面处氧含量,从而降低单晶硅棒氧含量。根据单晶硅氧含量测试和EL检测结果可知,坩埚转速5 r/min、氩气流量100 L/min和炉压1 200 Pa时拉制的N型单晶硅氧含量最低,电池端同心圆比例也是最低的。本文研究结果可为N型单晶硅棒降氧提供一定思路。 展开更多
关键词 N型单晶硅 降氧 坩埚转速 氩气流量 炉压 同心圆
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213 mm大直径单晶硅直拉法制备过程的热场模拟研究
4
作者 徐晓伟 王斐 +1 位作者 冉瑞应 李军 《热加工工艺》 北大核心 2023年第9期72-75,共4页
基于有限体积法得到单晶炉腔内的温度场,研究加热功率、晶体转速以及坩埚转速对液-固界面的影响。计算结果表明,加热功率对液-固界面及热场影响显著,加热功率的精确控制对于稳定的液-固界面至关重要;在一定范围内,晶体转速的增加会使得... 基于有限体积法得到单晶炉腔内的温度场,研究加热功率、晶体转速以及坩埚转速对液-固界面的影响。计算结果表明,加热功率对液-固界面及热场影响显著,加热功率的精确控制对于稳定的液-固界面至关重要;在一定范围内,晶体转速的增加会使得液-固界面的位置出现抬升,而坩埚转速对液-固界面的影响不太明显。 展开更多
关键词 大直径单晶硅 直拉法 加热功率 晶体转速 坩埚转速 数值模拟
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InSb晶体生长固液界面控制技术研究
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作者 赵超 徐兵 +6 位作者 董涛 刘江高 程波 陈元瑞 彭志强 贺利军 李振兴 《红外》 CAS 2020年第4期8-13,共6页
在固液界面控制方面,对Si等成熟半导体的研究较多,而对锑化铟(InSb)材料的研究极少。对InSb晶体等径段生长过程中晶体拉速、转速和坩埚转速对固液界面形状的影响进行了模拟分析以及实际的晶体生长实验。结果表明,这三个生长参数对固液... 在固液界面控制方面,对Si等成熟半导体的研究较多,而对锑化铟(InSb)材料的研究极少。对InSb晶体等径段生长过程中晶体拉速、转速和坩埚转速对固液界面形状的影响进行了模拟分析以及实际的晶体生长实验。结果表明,这三个生长参数对固液界面形状的平稳控制具有一定的效果。获得了平稳固液界面控制方法,为后续生长更低位错密度、更均匀径向电学参数分布的InSb材料打下了基础。 展开更多
关键词 INSB 晶体拉速 晶体转速 坩埚转速 固液界面形状 模拟
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