电子束诱导定向凝固对硅中Fe杂质分凝的影响
来源期刊：材料导报2020年第S2期
论文作者：蒋健博 黄以平 李少林 刘海浪 彭治国 谭毅
文章页码：1173 - 1176
关键词：电子束;定向凝固;多晶硅;Fe杂质;分凝;
摘 要：定向凝固是去除硅中金属杂质的主要技术,利用杂质在硅中的分凝效应将其富集到最后凝固区域,杂质分凝效果取决于其在固液界面前沿传输的驱动力。然而,在传统的定向凝固技术中,由热梯度提供的驱动力有限,只能通过降低凝固速率或增加凝固次数实现杂质的深度去除。本研究利用电子束降束诱导的方式实现了硅的定向凝固,并考察了Fe杂质的提纯效果及影响机制。结果表明,在电子束诱导凝固条件下,Fe含量被降低到0.2×10-6（质量分数,下同）以下,其扩散层厚度为4.13×10-4m,比传统定向凝固的扩散层厚度小一个数量级,可以在较大的凝固速率下获得较好的提纯效果。电子束作用形成的大温度梯度强化了熔体对流,并且电子的定向迁移与杂质元素具有交互作用,增加了界面前沿杂质传输的驱动力。
蒋健博1,2，黄以平3，李少林3，刘海浪3，彭治国3，谭毅4
1. 海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室2. 鞍钢集团北京研究院3. 桂林电子科技大学机电工程学院4. 大连理工大学材料科学与工程学院
摘 要：定向凝固是去除硅中金属杂质的主要技术,利用杂质在硅中的分凝效应将其富集到最后凝固区域,杂质分凝效果取决于其在固液界面前沿传输的驱动力。然而,在传统的定向凝固技术中,由热梯度提供的驱动力有限,只能通过降低凝固速率或增加凝固次数实现杂质的深度去除。本研究利用电子束降束诱导的方式实现了硅的定向凝固,并考察了Fe杂质的提纯效果及影响机制。结果表明,在电子束诱导凝固条件下,Fe含量被降低到0.2×10-6（质量分数,下同）以下,其扩散层厚度为4.13×10-4m,比传统定向凝固的扩散层厚度小一个数量级,可以在较大的凝固速率下获得较好的提纯效果。电子束作用形成的大温度梯度强化了熔体对流,并且电子的定向迁移与杂质元素具有交互作用,增加了界面前沿杂质传输的驱动力。
关键词：电子束;定向凝固;多晶硅;Fe杂质;分凝;
