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電場印加による結晶成長界面の形状制御法の確立と薄板結晶Siの成長技術への応用

电场控制晶体生长界面形状方法的建立及其在薄晶硅生长技术中的应用

基本信息

批准号：
22656001
负责人：
藤原航三
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、「電場を印加してSiの結晶-融液界面(成長界面)の形状を制御する」という独自の発想を具現化し、次世代太陽電池用材料として有力な薄板多結晶Siの高品質化成長技術への応用を検討することであった。双晶や粒界などの欠陥形成やデンドライトの発現は、成長界面の形状に強く依存する。つまり、成長界面形状を自在に制御する技術の開発こそが、薄板多結晶Siの組織制御のための根幹技術となる。本研究では、その場観察装置を用いて結晶成長過程の成長界面に電場を印加し、成長界面形状の変化を直接観察した。まず、融液成長中にシリコン融液および結晶に電流注入を行うことができる装置を作製した。電流注入量は1mAから100mAの範囲で制御を行った。しかしながら、シリコンの一方向中に電流注入を行っても固液界面形状または結晶成長速度に大きな変化は観察されなかった。そこで、固液界面形状を制御する方法として、第二元素の添加を試みた。本研究ではシリコンと同族のゲルマニウムを微量添加することで、界面形状の制御を行った。純シリコンでは、一方向成長過程の固液界面形状は、成長速度が約100μm/sec以下では平坦な形状を維持するが、それ以上の成長速度では界面不安定化によりジグザグ状のファセット界面が形成されることがわかった。次にゲルマニウムを1at%～15at%の範囲で添加して、一方向成長過程の界面形状を観察した。ゲルマニウムを1at%添加すると、界面形状が平坦からファセット界面へと変遷する成長速度が、純シリコンの場合より約半分程度になることがわかった。これは、組成的過冷却の影響で固液界面の不安定化が容易に起こることに起因する。当初目的としていた電場の効果は見られなかったが、第二元素の微量添加により界面形状を容易に制御可能であることがわかり、薄板結晶の作製に有用な知見が得られた。

The purpose of this study is to determine the shape of the crystal-melt interface (growth interface) of the Indo-Canadian Si. The next-generation materials used in the pool are powerful thin plate multi-crystal Si for high-quality technical applications. The growth interface is strongly dependent on the shape of the grain boundary of the double crystal. The shape of the growth interface is free to control the operation of the technology, and the thin plate multi-crystal Si organizes the production and control of the basic technology. In this study, the mechanical and field monitoring devices are used to directly monitor the growth process of the growth interface, the growth interface of the Inca and the shape of the growth interface. During the growth of the melting liquid, the crystal current of the melting liquid is injected into the bank to operate the equipment. The amount of current injection is in the range of 1mA and 100mA to control the bank performance. In the direction of thermal conductivity and thermal conductivity, the current is injected into the bank to determine the shape of the solid-liquid interface and the crystal growth rate is very high. The shape of the solid-liquid interface and the shape of the solid-liquid interface are used to control the method, and the second element is added. The purpose of this study is to add a small amount of the same family, and the interface shape to control the line. The shape of the solid-liquid interface is characterized by the growth process in one direction, the shape of the solid-liquid interface, the growth rate below 100 μ m