毕业设计（论文）开题报告-喷涂工艺对氮化硅涂层品质的影响.doc

河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）学院：材料学院 2010年3月3日课题名称喷涂工艺对氮化硅涂层品质的影响学生姓名范相森专业班级非金材062课题类型论文指导教师李谦/李飞龙职称副教授/工程师课题来源生产1. 设计（或研究）的依据与意义无论是在太阳能电池行业还是半导体工业中，硅都是该领域中基础材料。由于铸造多晶硅成本低廉，目前已经取代单晶硅成为光伏市场的主要原料。多晶硅太阳能电池已经占据光伏市场的50以上。铸造多晶硅具有成本低，污染小的优点，其制备过程中需要使用坩埚。工业中通常使用的坩埚是石英或石墨坩埚，熔融硅与坩埚接触时不可避免的产生反应粘连，同时坩埚中的杂质也会进入硅熔体中。高浓度的杂质，如c、o、fe等将使少子寿命显著降低，影响电池性能。通常在坩埚上涂敷涂层使熔体与坩埚壁隔离，来减少反应粘连使铸锭顺利脱模，并阻止坩埚中的杂质在铸造过程中进入硅中，且自扩散系数低，且耐高温性能和化学稳定性良好，抗杂质扩散能力强，与熔硅不发生反应，通常被用来作为多晶硅铸造的涂层材料。 氮化硅涂层的制备方法很多，但通常工艺复杂，成本较高，因此很有必要研究工艺简单成本低廉的氮化硅涂层制备技术，现在一般采用的是在石英坩埚内壁上喷涂氮化硅涂层的方法，工艺过程如下：将粒径5200微米的氮化硅颗粒和去离子水搅拌成乳浆状溶液并保持在喷涂过程中不断搅拌，该溶液在内外压差作用下经雾化形成氮化硅雾，在低压（10100pa）下该雾被均匀连续的喷涂到石英坩埚内壁上，水分被烘干后即形成干燥的12氮化硅薄层，再将涂有在氮化硅涂层的石英坩埚在9501050下进行烧结，形成结构更加致密的氮化硅层。但是由于这种技术缺乏检验技术支持，工艺可追溯性差，生产的大部分多晶硅铸锭会出现粘埚现象，进而在铸锭内引起杂质，裂纹，位错，影响产品的质量，给企业带来损失，如果出现漏硅，甚至会引起爆炸，给工人生命安全带来威胁。所以我们希望通过对氮化硅与纯净水的配比，坩埚的预热温度及搅拌混合方式进行优化来提高产品优良率，本实验采用的是stark氮化硅微粉和纯净水，氮化硅微粉的工作温度1900，纯度99.9，以免引入杂质，烧结炉采用电烧结炉，升温曲线与降温曲线均可以控制，希望能为企业大规模生产提供技术支持。2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述 随着我国超细氮化硅市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。国内主要有大连理工研究新式坩埚，坩埚表面涂层技术，涂层固体粒子，固体溶剂以及悬浮液的研究，以期得到杂质少无粘埚无位错，性能优良的硅片，武汉理工大学也研究氮化硅涂层的性能，主要研究坩埚的预热温度对氮化硅涂层性能影响。北京科技大学武汉科技大学对此都有研究，一方面，主要获得淡化硅微粉的合成方法，怎样获得高纯氮化硅微粉。国外的硅科技公司integrated materials, inc. (imi) 宣布取得一项重大研究突破，该技术将大幅提高该公司用于氮化硅lpcvd应用的。牌超纯多晶硅炉的性能，并延长其使用寿命。这种已申报专利的独特方法有望通过大幅延长预防性维护活动之间的时间并减少颗粒缺陷，以前所未有的幅度提高氮化硅炉生产效率。该技术的工作原理是修改多晶硅表面的分子属性，形成一种最适宜于改善薄膜附着力与应力管理的表面状态。 “表面修改与分子加入处理(summit) 工艺是一种新工艺，可以增强硅表面和si3n4薄膜等高应力薄膜之间的附着力。与imi的专有表面处理技术相结合，summit工艺可以提供更好的粒子性能和比石英及碳化硅炉更长的清洗间隔期 (mtbc)，从而提高imi的硅热场的生产效率与性能。” 3. 课题设计（或研究）的内容 本实验主要研究烧结工艺对氮化硅涂层性能的影响1 研究氮化硅与超纯水配比对氮化硅涂层性能的影响2 研究坩埚预热温度对氮化硅涂层性能的影响3 研究烧结温度对氮化硅涂层性能的影响4. 主要技术指标(或研究目标) 1.了解氮化硅涂层的国内外发展现状； 2.掌握制定实验方案的基本思路和实验操作基本技能； 3.掌握金相组织显微镜、sem和光电子能谱仪的原理及测试方法； 4.撰写8000字毕业论文，完成12000字符的外文翻译。 5. 进度计划14周 文献调研、开题报告的撰写、实验方案设计56