ファセットデンドライト成長を利用した高品質薄板多結晶シリコンの成長技術の開発

开发利用多面枝晶生长的高质量薄多晶硅生长技术

• 批准号: 21686001
• 负责人: 藤原 航三
• 金额: $ 17.39万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21686001/
• 关键词: シリコン; 融液成長; ファセット界面; 多結晶; 太陽電池; ファセットデンドライト

本研究では、薄板多結晶シリコンの成長技術を開発するための要素技術として、融液成長過程においてSi多結晶が成長するメカニズムを解明することを目的としている。本技術開発には、融液成長過程において、ファセットデンドライト成長を効果的に発現させることが重要となる。本年度は、昨年度に導入したシリコンの融液成長過程のその場観察装置を用いて実験を行い、Si融液から薄板結晶が成長する過程を直接観察し、特に、ファセットデンドライト成長メカニズムの解明において大きな成果が得られた。本装置を用いた実験により、Si<110>ファセットデンドライトの成長過程を詳細に観察することができ、その成長メカニズムを解明した(Phys. Rev. B, 81(2010)224106)。これにより、Si<112>ファセットデンドライトとの成長メカニズムの違いが明らかになった。また、ファセットデンドライトの成長速度の理論式を専出し、過冷却度がファセットデンドライトの成長速度に及ぼす影響を理論と実験の両方から明らかにした(Appl. Phys. Lett., 98(2011)012113)。過冷却度が同じ場合、<110>デンドライトの成長速度の方が、<112>デンドライトの成長速度より大きくなることが示された。また、過冷却度の大きさによって、<112>デンドライトと<110>デンドライトの発生割合が変化することが明らかとなった(Cryst. Growth Des., 11(2011)1402)。低過冷却度では<112>デンドライトの発生割合が大きく、高過冷却度では<110>デンドライトの発生割合が大きくなる。これにより、融液成長過程において、どちらか一方のファセットデンドライトのみ発現させるための知見が得られた。

This study で は, sheet crystallization シ リ コ ン の growth technology を 発 す る た め の elements technology と し て, melting liquid growth に お い て Si crystal が grow more す る メ カ ニ ズ ム を interpret す る こ と を purpose と し て い る. This technology open 発 に は, melting liquid growth に お い て, フ ァ セ ッ ト デ ン ド ラ イ ト could promote behavior of fruit growth を に 発 now さ せ る こ と が important と な る. This year's annual に は, yesterday the import し た シ リ コ ン の melting liquid growth process の そ の field 観 examine device を with い て be 験 を い, Si melt fluid か ら crystallization が growth plate す を 観 directly examine し る process, special に, フ ァ セ ッ ト デ ン ド ラ イ ト growth メ カ ニ ズ ム の interpret に お い て big き が な achievements have ら れ た. This device を い た be 験 に よ り, Si < 110 > フ ァ セ ッ ト デ ン ド ラ イ ト の grow を detailed に 観 examine す る こ と が で き, そ の growth メ カ ニ ズ ム を interpret し た (Phys. Rev. B, 81 (2010) 224106). Youdaoplaceholder2 れによ になった, Si<112>ファセットデ ドラ ドラ トと トと メカニズム growth メカニズム <s:1> violation が が Ming ら トと になった になった. ま た, フ ァ セ ッ ト デ ン ド ラ イ ト の growth の theory type を 専 し, undercooling degree が フ ァ セ ッ ト デ ン ド ラ イ ト の に and growing ぼ す influence と を theory be 験 の struck party か ら Ming ら か に し た (Appl. Phys. Lett., 98 (2011) 012113). Undercooling degree が じ occasions, < 110 > デ ン ド ラ イ ト の growth の が, < 112 > デ ン ド ラ イ ト の growth よ り big き く な る こ と が shown さ れ た. ま た, large undercooling degree の き さ に よ っ て, < 112 > デ ン ド ラ イ ト と < 110 > デ ン ド ラ イ ト の 発 raw cut close が variations change す る こ と が Ming ら か と な っ た (Cryst. Growth Des., 11 (2011) 1402). Low degree of cooling で は < 112 > デ ン ド ラ イ ト の 発 cut close が big き く, high degree of cooling で は < 110 > デ ン ド ラ イ ト の 発 cut close が big き く な る. こ れ に よ り, melting liquid growth に お い て, ど ち ら か side の フ ァ セ ッ ト デ ン ド ラ イ ト の み 発 now さ せ る た め の knowledge が must ら れ た.

项目成果

Dependence of Si-faccted dendrite growth orientation on twin spacing and undercooling

硅诱导枝晶生长方向对孪晶间距和过冷度的依赖性

• 发表时间: 2011
• 期刊: Crystal Growth and Design
• 影响因子: 3.8
• 作者: X.Yang;K.Fujiwara;K.Maeda;J.Nozawa;H.Koizumi;S.Uda
• 通讯作者: S.Uda

Siの結晶成長界而の形状変化

Si晶体生长过程中的形状变化

• 发表时间: 2010
• 作者: 藤原航三;東海林雅俊;後藤頼良;宇佐美徳隆;沓掛健太朗;中嶋一雄;宇田聡
• 通讯作者: 宇田聡

Growth mechanism of the Si ⟨ 110 ⟩ faceted dendrite

• DOI: 10.1103/physrevb.81.224106
• 发表时间: 2010-06
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: K. Fujiwara;H. Fukuda;N. Usami;K. Nakajima;S. Uda

Formation mechanism of a faceted interface: In situ observation of the Si(100) crystal-melt interface during crystal growth

• DOI: 10.1103/physrevb.80.174108
• 发表时间: 2009-11
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: M. Tokairin;K. Fujiwara;K. Kutsukake;N. Usami;K. Nakajima

Dependence of Si faceted dendrite growth velocity on undercooling

• DOI: 10.1063/1.3543623
• 发表时间: 2011-01
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Xinbo Yang;K. Fujiwara;K. Maeda;J. Nozawa;H. Koizumi;S. Uda