镓硼共掺对6英寸VGF法锗单晶电阻率均匀性的影响

由于杂质分凝效应,镓掺杂垂直梯度凝固(VGF)法锗单晶的电阻率分布不均匀,理论上利用镓和硼分凝系数的差异,镓硼共掺工艺可以提升锗单晶电阻率均匀性。采用镓硼共掺工艺制备了6英寸(1英寸≈2.54 cm)VGF法锗单晶,对比分析了掺杂工艺对锗单晶电阻率均匀性的影响。当镓和硼杂质浓度分别为5.13×10^(18)cm^(-3)和0.67×10^(18)cm^(-3)时,在等径0~40 mm范围内轴向电阻率不均匀性为4.92%,等径0 mm和40 mm处径向电阻率不均匀性分别为1.63%和0.45%,与镓杂质浓度为5.13×10^(18)cm^(-3)的镓掺杂工艺相比,锗单晶头部的电阻率均匀性明显提升。当硼杂质浓度提高到1.89×10^(18)cm^(-3)时,镓硼共掺锗单晶头部电阻率均匀性变差。结果表明,适量硼掺杂的镓硼共掺工艺可以提升锗单晶头部电阻率均匀性。

13N超高纯锗单晶的制备与性能研究

13N超高纯锗单晶是制作超高纯锗探测器的核心材料。本文通过还原法获得还原锗锭,再由水平区熔法提纯获得12N高纯锗多晶,最后由直拉法生长得到13N超高纯锗单晶。通过低温霍尔测试、位错密度检测、深能级瞬态谱(DLTS)测试对13N超高纯锗单晶性能进行分析。低温霍尔测试结果显示,晶体头部截面平均迁移率为4.515×10^(4)cm^(2)·V^(-1)·s^(-1),载流子浓度为1.176×10^(10)cm^(-3),导电类型为p型,位错密度为2256 cm^(-2);尾部截面平均迁移率为4.620×10^(4)cm^(2)·V^(-1)·s^(-1),载流子浓度为1.007×10^(10)cm^(-3),导电类型为p型,位错密度为2589 cm^(-2)。晶体深能级杂质浓度为1.843×10^(9)cm^(-3)。以上结果表明该晶体是13N超高纯锗单晶。

4英寸低位错锗单晶生长

采用直拉法生长4英寸〈100〉低位错锗单晶,研究了热场温度梯度、缩颈工艺、拉晶工艺参数对单晶位错密度的影响,测量了单晶位错密度,结果表明位错密度小于3000.cm-2,满足空间GaAs/Ge太阳电池的使用要求。

Φ300 mm红外锗单晶生长及性能测试

采用直拉法成功拉制直径300 mm红外锗单晶,讨论了热场温度梯度、拉晶工艺参数以及浮渣对拉晶的影响,测量了单晶电阻率、红外透过率和断裂模量,结果表明单晶满足红外光学系统的使用要求。

退火对锗单晶导电性能的影响

退火工艺对锗单晶的导电性能有很大的影响。退火温度超过550℃会导致N型锗单晶电阻率升高,750℃以上温度退火甚至会发生N型锗单晶的导电型号变为P型。同时,退火温度超过550℃会导致锗单晶电阻率径向分布均匀性变差,这是Cu杂质与晶体缺陷共同作用的结果。

GaAs/Ge太阳能电池用锗单晶的研究新进展

硅太阳能电池由于光电转换效率低和温度特性差等因素,最近几十年其在聚光光伏技术中并没有得到更大的发展,而砷化镓及相关Ⅲ-Ⅴ族化合物太阳能电池因其高光电转换效率而越来越受到关注,尤其是用于空间电源。目前国内外对太阳能电池的的研究主要集中在以锗晶片作基板的多结高效GaAs/Ge太阳能电池上,本文主要介绍了GaAs/Ge太阳能电池用锗单晶目前国内外的研究新进展,并对高效率太阳能电池用锗晶片的发展进行了展望。

X射线法测量锗单晶的应力

采用Hiroshi Suzuki等人提出的新的单晶应力测量原理,结合不对称布拉格衍射技术,对锗单晶的应力进行了测量。这种方法的优点在于利用多组试验数据求解多元线性回归方程,从而消除了一般单晶应变测定方法中无应变状态下晶面间距不准确对结果所带来的影响。该法可以推广应用于其他单晶体的应力测量和高织构取向材料的X射线应力测量。

辐射探测器用高纯锗单晶技术研究

高纯锗单晶可以用作制备X射线辐射探测器。介绍了锗辐射探测器的研究现状与结构,论述了辐射探测器对高纯锗单晶的净杂质浓度、位错方面的要求。介绍了目前高纯锗生长主要的提纯方法和单晶生长方法,论述了以上这两种方法的主要技术特点。

太阳能电池用锗单晶片加工废料综合回收利用研究

用过滤法对废料液中的C10号切割润滑油进行分离,再对分离出的油液进行分馏提纯,C10号润滑油回收率可达到72.6%。过滤分离油后的锗和碳化硅粉的残渣经灼烧后,在NaOH溶液中用过氧化氢进行氧化溶解锗,使其进入溶液,然后过滤分离出溶液中不溶解的碳化硅粉,进行加热洗涤净化后得到纯净的碳化硅粉,碳化硅粉的回收率可达到95.6%。对富含锗的溶解滤液进行蒸发浓缩水分后,用盐酸蒸馏得到GeCl4,锗回收率可达到98%以上。

Φ52mm×1.8mm薄园片锗单晶电阻率的测试

文章对Φ52mm×1.8mm薄园片锗单晶的电阻率进行测试,通过引入锗园片的厚度修正系数和直径修正系数,得到锗园片中心电阻率是23.51Ω.cm,园片边缘为27.16Ω.cm,不均匀性15.53%,提高了电阻率测定的准确性。

Φ6.5mm×8.9mm半导体锗单晶圆片电阻率的测定

利用四探针技术对Φ6.5mm×8.9mm的半导体锗单晶圆片的电阻率进行测定,并采用了A、B、C等三种选点方案,结果表明:方案B用少量的测试点就能测定和计算出锗单晶的电阻率和不均匀性,它不仅反映出材料的真实性和保证其可靠性,而且简化了试验程序。

锗单晶的位错研究

采用金相分析方法研究了锗单晶的位错,腐蚀试剂的选择对位错的显示有较大影响。实验表明,铁氰化钾腐蚀液能清晰地显示出锗单晶的位错,其位错腐蚀坑的形状是三角形,经过计算,锗单晶的位错密度大约为11 339根/cm2。

空间太阳能电池用超薄锗单晶片的清洗技术

由于锗在常温时即不与浓碱发生反应,也不与单一的强酸反应[1],因此其清洗机理与硅、砷化镓等材料相差较大[2,3]。在大量实验的基础上,阐述了锗单晶抛光片的清洗机理。通过对锗抛光片表面有机物和颗粒的去除技术研究,建立了超薄锗单晶抛光片的清洗技术,利用该技术清洗的超薄锗单晶抛光片完全满足了空间高效太阳电池的使用要求。

悬浮区熔法生长锗单晶

采用悬浮区熔工艺,生长出了最大直径(等径部分)22 mm的<100>晶向锗单晶,单晶等径长度20 mm,总长度80 mm。为减小锗单晶生长中的重力作用,并提高温度梯度以增强结晶趋动力,特别设计了锗单晶生长用的加热线圈,包括设计线圈的内径为18 mm,线圈的下表面设计为0°的平角,上表面设计成9°的锥形等。改进后的加热线圈有效地减小了熔体的质量,消除了熔体因重力作用而引起的下坠及因下坠而在上界面形成的无法熔化的腰带。实验表明,锗单晶生长对功率变化非常敏感,生长过程中极易引入位错,但在有大量位错的情况下,晶棱能依然保持完好。

大直径红外光学锗单晶

采用直拉法研制了大直径红外光学锗单晶，测量了其光学性能和力学性能。

锗单晶在酸性SiO_(2)抛光液条件下的抛光机理及加工工艺

该文研究了化学机械抛光(CMP)条件下,锗单晶在含HNO_(3)的SiO_(2)抛光液中的腐蚀过程。通过改变抛光时间,分析锗单晶表面状态的变化规律。结果表明,在SiO_(2)抛光液pH值为1~2时,SiO_(2)抛光液中存在Si—OH和Si—O-形式;锗单晶先与HNO_(3)反应生成Ge(NO_(3))_(4),而后Ge^(4+)的含氧酸盐会剧烈水解生成Ge—OH,Ge—OH继续反应并以Ge—OH_(2)^(+)形式存在。由于表面电荷的吸引,Si—O-和Ge—OH_(2)^(+)在锗单晶表面生成Si—O—Ge软化层,从动力学角度加快了腐蚀速率,促进了表面抛光的程度。抛光时间为15~20 min时,机械抛光和侵蚀的法向速度处于平衡状态,CMP抛光后锗单晶表面粗糙度S_(a)≤0.8 nm,10倍显微镜下无划痕、麻点。

锗单晶的各向异性对单点金刚石切削的影响

锗单晶是一种各向异性材料,在切削的过程中,将使切削力随晶向和晶面发生变化。针对锗单晶各向异性对切削力的影响,在理论上计算出了切削力随不同晶面和晶向变化的波动范围,并且指出了最佳的切削方向。

锗单晶切割工艺研究

多线切割机是一种将晶棒切割成晶片的设备,近年来得到大规模使用,其切割原理为利用高速运动的切割钢线将砂浆带入切割区,砂浆中的坚硬颗粒(主要为SiC)与晶棒进行磨削,进而起到切割作用。根据锗材料的特殊性,通过改变工艺参数(主轴平均转速,砂浆流量,砂浆供给方式等)与硅材料成熟切割工艺进行对比实验,进而稳定锗材料的切割工艺。

(100)锗单晶片的位错腐蚀研究

为研究锗单晶的位错,根据湿法腐蚀的腐蚀原理,通过改变氧化剂、腐蚀液成分比例、腐蚀时间、腐蚀温度,分析锗单晶腐蚀抛光过程中各个条件对于腐蚀的影响。结果显示:锗单晶在高锰酸钾氢氟酸硫酸组成的体积比为10∶9∶1的酸性腐蚀剂中,温度为60℃时腐蚀120min就能达到抛光并显示位错的目的。采用湿法腐蚀必须同时存在氧化剂、络合剂才能达到很好的抛光腐蚀效果,在一定温度范围内(30~80℃)升高温度,腐蚀效果先改善后抑制,而腐蚀效果随着氢氟酸的加入量的增加而改善。

一种高效的锗单晶抛光片清洗液

以锗(Ge)单晶片为衬底制备的太阳电池,具有较好的光电转换效率,因而使Ge材料再次受到广泛关注。Ge单晶片表面的均匀性对外延结果有着较大影响,基于改善Ge单晶片表面均匀性的目的,引入一种H2O2,HF和去离子水的混合液作为Ge片的清洗液,以雾值、表面粗糙度和表面颗粒度作为Ge单晶片表面均匀性的评价指标。通过Ge单晶片清洗实验,确定清洗液配比、清洗时间的较优组合。在优化后的清洗条件下,Ge单晶抛光片的雾值为2.33×10-8,表面粗糙度为0.16 nm,Ge单晶片的表面质量满足电池制作的要求。该清洗液清洗效果好,操作简便,是Ge单晶抛光片的一种较理想清洗液。