利用合金低温生长晶体硅的研究进展马玉升等１１１的完整程度针对这两个影响因素以下将综述近年来晶体硅液相外延生长技术的研究进展２溶剂金属的选择与影响液相外延技术依靠合金溶剂中硅的溶解析出过程实现晶体硅外延生长因此溶剂是影响晶体硅生长行为与性质的重要因素之一溶剂金属的选择主要依

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紫厄季
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材料导报Ａ综述篇１１２１７年１月Ａ第３１卷第１期利用合金低温生长晶体硅的研究进展马玉升张立峰李亚琼ＲｗＲＭｍ北京科技大学冶金与生态工程学院北京１８３摘要基于光伏行业对低成本晶体硅材料的巨大需求晶体硅低温生长技术逐渐受到人们的青睐该技术是在低温下将硅与低熔点金属进行共熔化处理结合液相外延合金定向凝固等技术生长制备晶体硅首先阐述了晶体硅低温制备原理

1 材料导报Ａ综述篇１１２１７年１月Ａ第３１卷第１期利用合金低温生长晶体硅的研究进展马玉升张立峰李亚琼ＲｗＲＭｍ北京科技大学冶金与生态工程学院北京１８３摘要基于光伏行业对低成本晶体硅材料的巨大需求晶体硅低温生长技术逐渐受到人们的青睐该技术是在低温下将硅与低熔点金属进行共熔化处理结合液相外延合金定向凝固等技术生长制备晶体硅首先阐述了晶体硅低温制备原理并对其生长行为受控因素和应用现状进行综述指出了目前各自存在的问题与难点最后对下一阶段晶体硅生长技术的研究重点和发展前景进行了展望关键词晶体硅合金中图分类号ＴＢ３４Ｔ８９低温生长技术文献标识码Ａ犇犗犐１１８９６１５２３Ｘ２１７１５ｊ犌狅狑狀犵犆狊犪狀犲犛犮狅狀狑犺犺犲犃犱狅犳犃狅狅狏犲狀犪犔狅狑犜犲犿狆犲犪狌犲狔狔犛ＭＡＹＺＨＡＮＧＬＬＩＹＲｗＲＭｍｑＭＥＥＵＴＢＢ１８３ｊｊＷｍｗｍｗｗｍＴｗｑｍｗｗｗｍｍｚｘｑＩｗｗｑｑｘｗｗｋＩｑ犃犫狊犪犮ｍｗ犓犲犱狊ｗｍｗｑ狔狑狅引言自１９４８年美国贝尔实验室Ｏ研究员１申报了光敏硅研究重点和发展进行了展望１晶体硅低温液相外延生长技术器件专利以来硅太阳能电池的制备和性能都取得了巨大进１原理步时至２１４年以单晶多晶硅材料为主的硅材料太阳能电池占据９４的光伏市场份额成为目前应用最广泛的光伏晶体硅低温液相外延技术ＬｘＬＰＥｑ２３最早由Ｂ提出该技术以低熔点金属如ＧＩ等为器件而与此同时硅太阳能电池的制作成本也在逐年下溶剂以待生长硅材料为溶质通过降温等手段促使硅过饱降现在约为每瓦特２美元２由此可见低成本高转化效率的晶体硅材料成为光伏行业发展的总体趋势基于光伏行业对低成本晶体硅材料的巨大需求低温生长晶体硅技术逐渐受到人们的青睐其技术水平也日益成和结晶析出并在衬底上生长出具有与其相似晶体结构和晶格常数的晶体硅材料实现晶体硅的外延生长示意图见图１该技术用于制备半导体等材料表面的外延薄层目的在于改善光电子器件性能熟发展了诸如液相外延３８合金定向凝固９１９等方法这些方法的共同点在于采用硅与Ａ等低熔点金属共熔形成硅合金熔体通过降温等手段实现晶体硅析出长大对比高温直拉单晶制造法２区域熔化法２１定向凝固法２２等该方法采用硅合金生长晶体硅具有制备温度低杂质元素灵活可控等优点是实现低成本高效率制备晶体硅的有效手段本文综述了近年来国内外有关晶体硅液相外延和合金图１晶体硅液相外延生长技术示意图１ｍｍＬＰＥｗ定向凝固的研究工作着重论述其制备方法和受控因素指溶剂金属与衬底材料是影响晶体硅液相外延技术的重出了各技术存在的问题和难点并对下一阶段晶体硅生长的要因素决定着晶体硅外延生长的难易程度和外延硅层结晶５１３３４２５１２７４３４５１４４１９中国博士后科学基金２１５Ｍ５８９８５国家自然科学基金马玉升男１９９３年生硕士研究生主要从事晶体硅生长方面的研究Ｅｍｍ１６３ｍ李亚琼通讯作者女博士后主要从事太阳能级多晶硅制备方面的研究Ｅｍ１６３ｍｑ

利用合金低温生长晶体硅的研究进展马玉升等１１１的完整程度针对这两个影响因素以下将综述近年来晶体硅液相外延生长技术的研究进展２溶剂金属的选择与影响液相外延技术依靠合金溶剂中硅的溶解析出过程实现晶体硅外延生长因此溶剂是影响晶体硅生长行为与性质的重要因素之一溶剂金属的选择主要依据以下几点２４２５ ① 低温下溶剂对硅有较高的溶解能力保证较快的晶体硅生长速率 ②

2 利用合金低温生长晶体硅的研究进展马玉升等１１１的完整程度针对这两个影响因素以下将综述近年来晶体硅液相外延生长技术的研究进展２溶剂金属的选择与影响液相外延技术依靠合金溶剂中硅的溶解析出过程实现晶体硅外延生长因此溶剂是影响晶体硅生长行为与性质的重要因素之一溶剂金属的选择主要依据以下几点２４２５ ① 低温下溶剂对硅有较高的溶解能力保证较快的晶体硅生长速率 ② 溶剂在晶体硅中具有较低的固溶度避免影响晶体硅的电光学性质 ③ 溶剂性质稳定避免因挥发造成体系成分改变与系统污染 ④ 溶剂与硅不会形成化合物根据上述要求将用于晶体硅液相外延生长的溶剂金属及其特点总结于图２２４２９和表１中表１晶体硅液相外延技术中溶剂金属及其特点Ｔ１ＣｍＬＰＥｗ溶剂纯金属 Ⅰ类Ｇ３优点缺点外延温度较高晶格失配度较大外延层质量难以保证电子和空穴迁移率较高外延温度低共熔点处硅含量不低于１摩尔ＡＡＡ３１ＢＣ３２分数ＢＣＧ３３ＨＩＰ外延温度低 Ⅲ类３４３５ＴＩＺ Ⅱ类合金Ａ基３６Ａ基Ａ基３７３８合金等成核和生长速率过大而不易控制外延层易被溶剂金属污染在低温外延生长速率及外延层掺杂等方面ＡＡ等贵金属价格高昂Ａ具有灵活可控性且晶体硅生长特性良好等为硅中电学活性杂质７同时Ｋｍ３５利用含有１金属Ｇ的Ｐ溶液采用无限熔体浸渍法在７７５外延生长得到具有较高结晶度的重掺硅Ｍｋ等３３以Ｇ为溶剂在６１获得了具有较好形貌的晶体硅外延层但其生长过程中会引入高浓度Ｇ使晶体外延层变为重掺Ｐ型硅限制了其应用为了弥补上述３类纯金属溶剂各自存在的局限性外延温度高生长不易控制及外延层易被污染等学者们开始着手研究合金溶剂Ｇ等３６利用ＡＧ合金溶剂进行晶图２溶剂金属在元素周期表中的分布２Ｄｍｍ由表１可以看出溶剂金属依据体系组元数可分为纯金属与合金两大类其中纯金属因其外延温度掺杂性能等特征分为Ⅰ Ⅱ Ⅲ三类Ｇ为第Ⅰ类溶剂金属该金属与同为半导体材料但其电子和空穴迁移率较高出数倍之多Ｇ３９ｍ２Ｖ和１９ｍ２Ｖ１４１７ｍ２Ｖ２３和４７１ｍＶ刘智等考察了Ｇ体系中晶体硅液相外延生长行为由于Ｇ与完全共溶会形成二元匀晶体体系因此晶体硅外延温度高于Ｇ熔点９４导体硅外延生长研究研究表明多元合金溶剂不仅有效提高了硅的溶解度同时在４５Ｃ低温下外延生长得到晶体硅Ｋ等３７Ｌ和Ｇ３８全面考察了多种合金体系中晶体硅液相外延生长行为致力于低温外延技术的研发对比单组元金属溶剂合金溶剂不仅有利于晶体硅生长速率和掺杂元素的精确控制与调整同时有利于外延硅形成具有高结晶度的单多晶硅薄层最终获得品质良好的外延晶体硅但合金溶剂多以ＡＡ等贵金属为主生产成本较高而廉价的Ａ基等合金则容易向硅中引入电学活性杂质因此针对溶剂的选择应综合考虑外延温度生长速率晶体硅纯度等多个因素以最大限度地提高外延层结晶度满足器件应用要求致晶体硅外延层与衬底晶格失配度过大１难以保证其外延质量３衬底材料的选择与影响为了降低晶体硅外延生长温度ＡＡＡＢＣ等低熔点金属被用作溶剂金属即归为第 Ⅱ 类Ｃｚｋ等３２等使衬底晶体取向结构相似的薄膜其生长行为与衬底材料的用Ｃ合金体系在９９５１ｍ降温速率晶体硅从溶剂中析出后会在衬底上外延生长出一层与选择和处理密切相关衬底材料的选择主要依据以下几条件下制备得到表面光滑且平整的晶体硅外延层进一步使点３９ ①具有与硅相似的热膨胀系数避免热失配效应 ② 具用该材料制成太阳能电池其光电转化效率与直拉单晶硅材有良好的化学机械稳定性避免外延层受污染 ③ 具有与硅料电池不相上下但该体系中硅含量较高１导致晶体硅外延生长过程中成核和生长速率过快而难于控制相近的晶格常数和结构避免晶格失配效应依据要求结为了避免因合金中硅含量过高造成的晶体硅生长过快由表２可知依据与外延晶体硅材料相同与否可将衬底分为同质衬底和异质衬底两类玻璃属于异质衬底具有无的问题溶剂金属应同时满足低外延生长温度和低硅含量两个条件基于此ＢＣＧＨＩＰＴＩＺ等溶剂金属被广泛研究并被归为第 Ⅲ 类金属ＤＡ等３４使用和Ｐ合金采用滑动舟方法在１温度下获得低缺陷密度的晶体硅外延层其霍尔迁移率约为单晶硅的合近年相关研究进展将常用衬底材料及特点总结于表２中污染低成本等优点等４１选用表面具有籽晶层 α 的玻璃作为衬底７５温度下在熔体中成功外延生长得到硅薄膜其厚度约为３μｍ但该硅薄膜晶粒尺寸较小且受热应力影响其外延层质量较差为了获得结构致

材料导报Ａ综述篇１１２２１７年１月Ａ第３１卷第１期密晶粒尺寸大的连续硅薄膜需要提高外延生长温度因此相近使用该材料作为衬底可以有效避免热失配及晶格失配通常选用石墨陶瓷等作为衬底石墨与硅的热膨胀系数相效应使得外延层缺陷密度降低质量提高例如３利用近但因其结构特点致使外延硅晶粒尺寸较小４３相比之下陶瓷氧化铝多铝红柱石等的热膨胀系数和晶体结构与硅

3 材料导报Ａ综述篇１１２２１７年１月Ａ第３１卷第１期密晶粒尺寸大的连续硅薄膜需要提高外延生长温度因此相近使用该材料作为衬底可以有效避免热失配及晶格失配通常选用石墨陶瓷等作为衬底石墨与硅的热膨胀系数相效应使得外延层缺陷密度降低质量提高例如３利用近但因其结构特点致使外延硅晶粒尺寸较小４３相比之下陶瓷氧化铝多铝红柱石等的热膨胀系数和晶体结构与硅表面具有１１１籽晶层的陶瓷作为衬底外延生长获得连续密实的硅薄膜厚度为１２μｍ表２晶体硅液相外延技术常用衬底材料及其特点Ｔ２ｍＬＰＥ衬底材料异质衬底同质衬底优点缺点玻璃４４２无污染成本低易回收热稳定性较好生长薄膜结晶性差晶粒小不适用较高温度石墨４３与硅具有相近的热膨胀系数高温下硅外延薄膜具有良好的化学稳定性和导电性能温度适用范围广生长薄膜晶粒小陶瓷３４４如氧化铝多铝红柱石适用于高温外延生长与硅具有相近的热膨胀系数和晶体结构良好的热稳定性化学稳定性和机械强度籽晶层难制备成本高晶体硅３４５４６匹配性好减少了衬底材料因热扩散对外延层的污染硅衬底易氧化难以得到单晶防止热失配效应造成的应力集中外延温度低硅外延层相比石墨等异质衬底硅作为同质衬底具有良好的匹配性减少了衬底材料因热扩散对外延层造成的污染同时避免了因热失配效应造成的应力集中例如史伟民等４５考察凝固条件温度梯度犌冷却速率犞等与合金成分以下将结合目前研究进展和成果对该技术进行综述２２晶体硅定向生长行为研究了ＡＢ合金体系中晶体硅在同质硅衬底上的外延生长行合金定向凝固方法通常选用二元或三元硅合金体系作为研究发现硅衬底氧化问题严重采用饱和源保护衬底可以有效避免硅衬底氧化实现了低温下晶体硅液相外延为晶体硅的生长体系依据合金性质不同晶体硅的生长行生长提高了外延层质量Ａ合金具有共晶温度低５７７价格低廉等优点广泛用于合金定向凝固技术的研究例如Ｎ等４９利用２晶体硅定向凝固生长技术为也不尽相同常用的合金体系及其特点如表３所示液相外延技术侧重于晶体硅结晶完整度是生长晶体硅３Ａ摩尔分数合金通过精确控制温度梯度５ｍｍ冷却速率３Ｃｍ等条件获得了具有薄膜的有效手段以该技术为基础学者们发展了合金定向平整界面形貌的块状晶体硅其厚度约为６３４ｍｍ但该凝固技术目的在于提纯制备晶体硅材料但弱化了其对晶体系中晶体硅的生长速率较低尚不能满足晶体硅量产要体硅结晶完整度的要求求同时Ａ在中固溶度较高约２８１６需要进一步２１原理改善制备条件以提升晶体硅生长速度或寻求新的合金体系合金定向凝固技术采用冶金级硅与Ａ等溶剂金属共熔处理在降温过程中硅过饱和析出通过控制温度梯度与冷却速度等参数促使晶体硅以平整界面推进生长同时Ｃ在硅中具有较低的固溶度同时易于酸洗去除合金体系具有平缓的液相线并且共晶硅含量极低基于这些优最终获得点Ｃ两种溶剂金属也得到了广泛地研究与应用Ｏｍ等２８利用７Ｃ摩尔分数合金定向生长得到纯度较高的块状晶体硅实验原理图如图３所示该方法的具有平整凝固界面形貌的块状晶体硅厚度约为３２７８ｍｍ显著优点在于 ① 利用金属硅杂质之间的相互作用强化杂质分凝去除从而实现冶金硅低温净化 ② 利用定向凝固技其中Ｃ含量低于１１６满足ＯＧ要求Ｍ等２９利术实现晶体硅定向生长的块状晶体硅其中含有的元素属于非电活性杂质允许固液界面处杂质依据分凝行为偏聚至合金熔体４６用５摩尔分数合金生长得到厚度约为７７９２ｍｍ少量存在１１６将Ａ４７Ｃ２８２９及Ａ５２的研究结果汇总至图４综合对比晶体硅生长速率与温度梯度之间的关系由图４可以看出不同合金体系中晶体硅的生长速率随温度梯度合金中硅含量的增加而增大这是因为晶体硅的生长受扩散控制温度梯度越大合金中硅含量越高则硅原图３合金定向凝固技术原理图子越容易扩散从而促进晶体硅析出生长对比Ａ二元３ｍｍ合金体系的添加不仅增大了Ａ三元合金中晶体硅的析出温度范围同时提高了回收率但由于合金中含量依据合金定向凝固技术原理将用于合金化的溶剂金属较低导致晶体硅生长速率降低总结于图２２５２９部分金属与液相外延技术中使用的金属相综上所述温度梯度犌与含量是影响晶体硅生长行为重合这是因为该方法以液相外延技术为基础同时兼具去的主要因素提高温度梯度犌与含量有利于晶体硅的稳定除杂质的效果因此影响合金定向凝固技术的因素主要有生长

利用合金低温生长晶体硅的研究进展马玉升等１１３表３定向凝固中不同合金体系及其特点Ｔ３Ｃ合金体系优点Ａ较低的共晶温度温度低于１时７Ｃ摩尔分数犞中２ｍｍｍ犌７Ｃ固溶度低于１１６满足太阳能级硅ＯＧ要求Ｃ易去除ｍｍ犜１９Ｃ２８５液相线平缓低共晶温度低共晶硅含量５摩尔分数犞

较高的初晶硅提纯效率和回收率初晶硅的犞２ｍｍｍ犌３１３析出温度范围广犜１９ｍｍＡ５２犞为冷却速率犌为温度梯度犜为定向凝固实验的温度区间杂质能有效分凝去除从而大幅度降低硅中杂质含量图４不同合金体系中块体晶体硅生长速度与温度梯度关系图２８２９４７５２４Ｒｗｗｋｍｍ２８２９４７５２２３

固相与合金熔体中的摩尔含量固 γ 和γ 分别为杂质在相与合金熔体中的活度系数 Δ犌为杂质的熔化吉布斯自Ｌ由能变犜为温度图５汇总了近年来合金定向凝固技术对杂质去除效果图５不同合金体系中杂质去除率对比２８２９４７５２５Ｉｍｍｍ２８２９４７５２基于Ａ合金优点李亚琼５２将二元合金体系扩展至Ａ三元合金

低温液相外延技术的优点在于晶体硅结晶质量好而合金定向凝固技术的优点在于杂质去除效率高基于二者优的相关研究结果由图５可以看出二元硅合金体系对硅中点本文提出籽晶区熔定向凝固新技术应用该技术制备出具有高结晶质量高纯度特性的高品质晶体硅ＴＣＡ等金属杂质的去除效率较高９８而不同体系对ＢＰ杂质的去除效果相差较大仅Ａ合金中除Ｂ

4 利用合金低温生长晶体硅的研究进展马玉升等１１３表３定向凝固中不同合金体系及其特点Ｔ３Ｃ合金体系优点Ａ较低的共晶温度温度低于１时７Ｃ摩尔分数犞中２ｍｍｍ犌７Ｃ固溶度低于１１６满足太阳能级硅ＯＧ要求Ｃ易去除ｍｍ犜１９Ｃ２８５液相线平缓低共晶温度低共晶硅含量５摩尔分数犞属于非电活性杂质可少量存在于太阳能电犌２２ｍｍｍ池中１１６初晶硅回收率高ｍｍ犜１３３２１２８２２９５１三元系合金形貌３Ａ摩尔分数犞Ａ熔点低价格低廉有效降低硼磷杂质分２ｍｍｍ犌５凝系数Ａ在中具有较低的分凝系数ｍｍ犜１９４７４９二元系凝固条件２６５Ａ２摩尔分数较高的初晶硅提纯效率和回收率初晶硅的犞２ｍｍｍ犌３１３析出温度范围广犜１９ｍｍＡ５２犞为冷却速率犌为温度梯度犜为定向凝固实验的温度区间杂质能有效分凝去除从而大幅度降低硅中杂质含量图４不同合金体系中块体晶体硅生长速度与温度梯度关系图２８２９４７５２４Ｒｗｗｋｍｍ２８２９４７５２２３晶体硅提纯效果研究合金定向凝固技术不仅可以实现晶体硅的定向生长同时实现杂质的分凝去除依据杂质分凝系数公式见式１选取对杂质具有较强亲和力的金属进行合金定向凝固可以有效降低杂质的分凝系数从而提高冶金硅净化效果狓 γｌ Δ犌犽Ｌｘ１犚犜狓 γ 式中犽为杂质的分凝系数狓和狓Ｌ分别为杂质在固相与合金熔体中的摩尔含量固 γ 和γ 分别为杂质在相与合金熔体中的活度系数 Δ犌为杂质的熔化吉布斯自Ｌ由能变犜为温度图５汇总了近年来合金定向凝固技术对杂质去除效果图５不同合金体系中杂质去除率对比２８２９４７５２５Ｉｍｍｍ２８２９４７５２基于Ａ合金优点李亚琼５２将二元合金体系扩展至Ａ三元合金通过向熔体中添加低熔点金属以提高初晶硅回收率研究发现由于Ａ对Ｂ杂质热力学性质具有相反的作用效果导致Ａ合金体系的除Ｂ效率介于Ａ合金二者之间即提高合金中Ａ含量可增大除Ｂ效率而提高含量则会降低除Ｂ效率３籽晶区熔定向凝固技术综合晶体硅液相外延与合金定向凝固技术的相关研究进展低温液相外延技术的优点在于晶体硅结晶质量好而合金定向凝固技术的优点在于杂质去除效率高基于二者优的相关研究结果由图５可以看出二元硅合金体系对硅中点本文提出籽晶区熔定向凝固新技术应用该技术制备出具有高结晶质量高纯度特性的高品质晶体硅ＴＣＡ等金属杂质的去除效率较高９８而不同体系对ＢＰ杂质的去除效果相差较大仅Ａ合金中除Ｂ籽晶区熔定向凝固技术原理图如图６所示该方法使用具有三明治结构的冶金硅金属衬底籽晶进行晶体硅定率达到８８４９综合对比Ａ合金体系具有明显的除杂优势尤其针对Ｂ杂质其原因在于Ａ合金精炼温度低向生长其中高温区冶金硅ＭＧ作为硅源为晶体硅的生长提供源源不断的硅原子中间区域低熔点金属熔化后侵蚀且Ａ与Ｂ之间具有较强的吸引作用促使合金凝固过程中冶金硅形成硅合金熔体成为硅原子的传输介质并且溶解

114 材料导报 A: 综述篇 2017 年 1 月 (A) 第 31 卷第 1 期的硅原子以扩散对流模式迁移至低温区, 实现质量输运 ; 低温区籽晶为衬底, 在浓度差和温度梯度作用下获得定向生长的晶体硅选用具有不同取向的籽晶材料作为衬底, 可以有效调控晶体硅析出生长取向, 最终获得晶体生长速度可控品质 ( 纯度杂质分布 ) 可控晶体取向可控的近终型晶体硅产品

5 114 材料导报 A: 综述篇 2017 年 1 月 (A) 第 31 卷第 1 期的硅原子以扩散对流模式迁移至低温区, 实现质量输运 ; 低温区籽晶为衬底, 在浓度差和温度梯度作用下获得定向生长的晶体硅选用具有不同取向的籽晶材料作为衬底, 可以有效调控晶体硅析出生长取向, 最终获得晶体生长速度可控品质 ( 纯度杂质分布 ) 可控晶体取向可控的近终型晶体硅产品对比液相外延与合金凝固精炼技术, 籽晶区熔定向凝固技术的主要优点在于 :1 利用冶金硅源维持熔体中硅饱和度以促进晶体硅稳定生长 ;2 利用金属与硅形成硅合金以降低晶体硅生长温度, 同时实现杂质分凝去除 ;3 利用籽晶作为衬底调控晶体硅生长取向图 6 籽晶区熔定向凝固技术原理图 Fig.6 Principlediagramofzonemeltingdirectional solidificationtechnologyusingaseed [53 55] 依据文献报道,Kinoshita 等已采用类似技术在 Si Ge 合金体系中获得成分均匀结晶度高杂质含量低的 Si 0.5 Ge 0.5 晶体, 由此可以推断, 采用籽晶区熔定向凝固技术制备高品质晶体硅具有科学性与可行性我们将针对这一技术, 深入研究晶体硅生长行为相态控制品质控制三者之间的内在关联, 从而为晶体硅制备提供新的理论支撑 4 结语光伏技术已经进入规模化市场应用阶段, 晶体硅电池制造商对原材料的需求量随之增加, 由此推动改良西门子法直拉法 (FZ) 等传统技术飞速发展并实现量产规模相对来看, 低温生长晶体硅技术 ( 如低温液相外延合金定向凝固等 ) 目前还仅限于实验室或小批量生产, 尚不能满足工业量产需求, 由此导致近年来有关研究结果相对较少但随着光伏技术对晶体硅质量要求的不断攀升, 晶体硅制造业需要进一步提高晶体硅纯度品质并降低成本因此, 寻求低成本高品质的晶体硅制备技术成为当今的发展趋势本文通过综述低温液相外延与合金定向凝固技术的研究进展, 总结了各自特点及存在问题, 在此基础之上, 提出了籽晶区熔定向凝固新技术并拟开展深入研究, 目的在于建立晶体硅可控化生长缺陷有效去除的工艺机制, 将其发展成为一种低成本高效率高品质的晶体硅低温生长技术, 从而推广晶体硅半导体材料应用, 大幅度提升我国光伏制造领域的竞争力, 推动我国光伏行业的飞速发展参考文献 1 OhlR S.Light sensitiveelectricdeviceincludingsilicon:us, [P] HuangQJ,LinJP,WeiCH,etal.Progressinapplicationofsili consolarcel[j].developapplmater,2009,24(6):93(inchinese). 黄庆举, 林继平, 魏长河, 等. 硅太阳能电池的应用研究与进展 [J]. 材料开发与应用,2009,24(6):93. 3 FaveA.Liquidphaseepitaxy[M]//CrystalGrowthofSiforSolar Cels.SpringerBerlinHeidelberg,2009: NishidaS,NakagawaK,IwaneM,etal.Si filmgrowthusingliquid phaseepitaxymethodanditsapplicationtothin filmcrystalinesi solarcel[j].solarenergymatersolarcels,2001,65(1 4): NelsonH.Epitaxialgrowthfromtheliquidphasestateanditsappli cationtothefabricationoftunnelandlaserdiodes[j].rca Rev, 1963,24(4): ZhuangJL,TerfortA,W lc.formationoforientedandpat ternedfilmsofmetal organicframeworksbyliquidphaseepitaxy:a review[j].coordinationchemrev,2016,307: SilvestreME,FranzrebM,WeidlerPG,etal.Magneticcoreswith porouscoatings:growthofmetal organicframeworksonparticles usingliquidphaseepitaxy[j].advfunctmater,2013,23(9): Matsue M,YasutakeY,FukatsuS,etal.Strain induceddirect bandgapshrinkageinlocalge on insulatorstructuresfabricatedby lateralliquid phaseepitaxy[j].applphyslet,2014,104(3):31. 9 LongG H,WuB,HanS,etal.Developmentstatusandprospectof solargradesiliconproductiontechnology [J].ChinJNonferrous Met,2008,18(E01):386(inChinese). 龙桂华, 吴彬, 韩松, 等. 太阳能级多晶硅生产技术发展现状及展望 [J]. 中国有色金属报,2008,18(E01): JieW Q.Progressofsolidificationprinciplesandtheapplications[J]. MaterChina,2014(6):321(inChinese). 介万奇. 凝固原理的前沿进展及其应用 [J]. 中国材料进展,2014(6): Kurz W,FisherDJ.Fundamentalsofsolidification[M].Aeder mannsdorf,switzerland:transtechpublications,1986: YoshikawaT,ArimuraK,MoritaK.Boronremovalbytitaniumad ditioninsolidificationrefiningofsiliconwithsi Almelt[J].Metal MaterTransB,2005,36(6): ObinataI,KomatsuN.Methodofrefiningsiliconbyaloying[J]. ScienceReportsoftheResearchInstitutes,TohokuUniversitySer A,Physics,ChemistryandMetalurgy,1957,A 9: WongYT,HsiehCT,LanA,etal.Theefectofsilicanucleation layersongraincontrolofmulti crystalinesiliconindirectionalsolidi fication[j].jcrystalgrowth,2014,404: TouretD,SongY,ClarkeAJ,etal.Phase fieldsimulationstudy ofdendriticgraingrowthcompetitionduringaloydirectionalsolidifi cation[c]//tmsannualmeeting2016 Proceedings.Nashvile,Ten nessee,unitedstates, KinoshitaK,NakatsukaO,YodaS,etal.HomogeneousSi0.5Ge0.5 bulkcrystalgrowthassubstratesforstrainedgethinfilmsbythe travelingliquidus zonemethod[j].thinsolidfilms,2012,520(8): OdaA,KinoshitaK,YodaS,etal.GrowthofSi0.5Ge0.5single crystalsbythetravelingliquidus zonemethodandtheirstructural characterization[j].procediaeng,2012,36: WongYT,HsiehC,LanC W.Developmentofgrainstructuresof multi crystalinesiliconfromrandomlyorientatedseedsindirectional solidification[j].jcrystgrowth,2014,387: TanY,RenSQ,ShiS,etal.Removalofaluminumandcalciumin multicrystalinesiliconbyvacuuminductionmeltinganddirectional solidification[j].vacuum,2014,99: LiuLX,LuoP,LiC,etal.Growthprincipleandtechniqueofsin glecrystalsilicon[j].jchangchununiversityofscienceandtech nology:natscied,2009,32(4):569(inchinese).

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( 责任编辑汪禹汛 )

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Microsoft Word _new_.doc 第 31 卷第 8 期无机材料学报 Vol. 31 No. 8 2016 年 8 月 Journal of Inorganic Materials Aug., 2016 文章编号 : 1000-324X(2016)08-0791-06 DOI: 10.15541/jim20150649 Si-Al-Sn 合金熔体中块体硅定向生长行为研究李亚琼 1, 李佳艳 2, 谭毅 2, 张立峰 1, 森田一樹