多晶硅产品介绍

硅元素简介成地壳总质量的。由于硅氧键很稳定，在自然界中硅无自由状态，主要以SiO2及硅酸盐的形式存在。硅的分子式为Si，原子序数为14，分子量为28.08g/mol，熔点1410℃，沸点2355℃。具有灰色的金属光泽，密度介于2.32g/cm3〔固相〕和2.34g/cm3〔液相〕之间，硬度介于锗和石英之间，室温下质脆易碎。溶于氢氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、盐酸和硝酸。常温下不活泼，高温下能与氧、氮、硫14石晶格形态排列成很多晶核原子含有悬空键，这些悬空键对硅作为导体的性质有很大的负面影响。这里所指的多晶硅是指以纯度99使得硅纯度到达99.99991所示，为简洁起见，本书中所指的多晶硅皆为高纯多晶硅料。多晶硅料的外观如图2硅晶体理论学问硅的晶体构造子序数为14284个电子，这打算了晶体硅中每个硅原子与相邻的4109°28′，结合成立方沿着体对角线方向平移了对角线长度1/4的距离。硅晶体构造与碳原子的一种晶体构造一样，为金刚石构造。金刚石构造〔111〕面呈与面心立方构造类似的密积存构造，以双原子层按ABCABCAB…挨次积存。试验测得的硅晶格常数为0.543089nm，每立方厘米体积含5.00×1022个原子。硅的晶格构造如图3所示。因此，硅晶格与面心立方晶格有着类似的对称性，在硅原胞内掺入杂质原子会在肯定程度上破坏这种对称性，转变硅的性质。硅的能带构造做共有化运动。分裂的每一个能带都称为允带，允带之间因没有能级被称为禁带。即为带隙，硅的能带间隙约为1.24eV。图4为硅的能带构造图，由于导电底和价带顶对应的波矢不同，因此，硅属于间接带隙半导体，电子跃迁需要声子等的参与。空穴在外电场作用下都可以参与导电。电子和空穴也称为载流子。本征半导体与掺杂纯洁半导体材料〔本征半导体〕使用掺杂半导体，即掺杂后的半导体。纯洁半导体材料〔本征半导体〕使用掺杂半导体，即掺杂后的半导体。〔杂质引起晶体的局部势场发生转变，从而使一局部电子能级从允带中分别出来。前面介绍到硅原子与4个共价键与其他硅原子相连，在硅晶体中掺入杂质如磷元素P后，某个硅原子将会被掺入的磷原子P替位取代，P4个Si原子形成4个共价键。由于P原子有5个价电子，多余的这个电子受到离子核P+束缚较弱，在较小的外场力作用下就可以脱离PSi掺杂后，多出的那个电子只要得到一个很小的能量〔只要室温就足够了，就可从价带激发到导带，成为导带中电子。这就相当于在Si禁带中，在距导带底下方很近的地方有一个能级，在未激发的状况下〔例如K时，那个“多余”电子就处在这个能级上，但稍稍给它一点能量就将跃迁到导带。P原子因这个价电子的离开而带正电，此时就称为施主杂质电离。由于掺施主杂质而在禁带中引入的能级就称为施主能级。同理，假设在硅原子中掺入硼元素B，由于B只有3个电子，在硅晶体中替位Si原子后，共价键中会缺少一个电子，B原子周边的Si原子共价键上的电子并不需要增加多少能量就可很简洁地填补到B原子这个“空穴”的价键上来，并在原来的价键上留下一个带正电的“空穴”。从能带角度看，由于受主杂质B原子的掺入，在Si的禁带中价带上方四周将引入一个能级，它就是受主能级。供的载流子的类型不同，杂质半导体可分为n型半导体和p型半导体，杂质也可分为施主在导带的下方，形成的杂质半导体为n型半导体。在n型半导体中，电子是多子，空穴是少子；能够供给价带空穴的杂质称为受主杂质，形成的能级称为受主能级，在价带的上方，形成的杂质半导体为p型半导体。在p子寿命，从而影响太阳电池的载流子收集，导致转化效率降低。假设陷阱浓度太高，掺杂或料提纯过程中需要纯度越高越好，避开杂质原子对硅材料性能带来影响。多晶硅纯度表征=〔总质量－杂质质量〕/总质量×100%，通常用几个N来表示，N代表英文的Nine，就是“九”的意思。通常所说6N或9N，理论上，应当是指用100减去硅中所含有的全部杂质的浓度的百分比数目所得到的“9”1ppm，0.000110099.9999696N,6的是百分数里小数点前后的全部“9”“9”然严格，但是，要将硅中的全部元素〔109个〕全部检测一遍，是难以实现的，通常人们会测极限之下，即便有也是很微量的，可无视不计。多晶硅的C、O含量相对较高，但由于这两种杂质对硅的半导体性能影响较小并且后续长晶过程引入的影响通常大于多晶硅本体的水平，除非有特定要求，以几个N表示纯度时，一般不包括这两种杂质的浓度。在单位的表征中，一般使用ppmw、ppma、ppbw、ppba等。ppmw、ppbw指的是按〔质量B杂质浓度是2ppmw2微克硼；而ppma/ppba则指的是原子密度计算的浓度，即每百万个硅原子有几个杂质原子或每十亿个硅原子中有几个杂质原子。由于1cm3的纯硅中原子数为5×1022atoms,1ppma=5×1016atoms/cm32对于同一个材料来说，ppmw和ppma具有对应关系，其比值与硅原子和杂质原子的原子量比值一样。例如，硅的原子量为28，而硼的原子量为11，假设硼的浓度为2ppmw，则对应的ppma2×28/11=5.1ppma。通常，ICP-AES、ICP-MS、GDMS方法测量出来的结果为ppmw，而FTIRppma多晶硅分类硅和电子级多晶硅。工业硅也称金属硅len，通常以硅含量的重量比来表示，99%wt以上，或2个N。由于其中最大量的元素是铁、铝和钙，业内也有按主要金属杂质来划分，一般按牌号来表征，如牌号#421Fe、Al、Ca0.4%wt、0.2%wt、0.1%wt。冶金级多晶硅dle，顾名思义，即升级的金属硅，一般是指用冶金法提纯后的多晶硅，产品纯度在5N～6N之间，可用于太阳能电池生产。太阳能级多晶硅re，一般是指纯度在N之间的多晶硅，主3晶硅纯度又可分为一级、二级和三级等。电子级多晶硅〔EGS,ElectronicGradeSilicon〕一般是指纯度在9N以上的多晶硅产品，主要应用于半导体硅片的生产，应用于电力电子上的硅材料纯度要求更高，需要到达11N以上，在具体的电子级多晶硅中又分