科学仪器
首页 - 科学仪器
日期:2024/5/31
来源:曦合超导
微重力环境直拉单晶硅发展历史
微重力环境进行晶体生长的概念是20世纪60年代和70年代由多国科学家共同提出和发展的。1971年的Apollo 14任务中,科学家们首次在太空中进行了硒化铟(InSe)晶体生长实验。
1990年代-2000年代初,美国航天飞机和俄罗斯的Mir空间站都在空间进行了直拉单晶硅的实验。
此后数十年,随着航天技术的发展和国际空间站的建设,逐步深化了微重力环境下直拉单晶硅生长的研究,并取得了一系列的进展和成果。
WEP实验
WEP实验(Weighing Experimental Platform,称重实验平台)是一项在微重力条件下进行的科学实验,旨在研究和优化直拉单晶硅生长过程中微重力环境对流动行为的影响。
自WEP实验以来,科学家们观察到在无重力条件下直拉单晶硅晶体生长速率减慢、晶体结构有所改变以及晶体表面发生了一些异常现象。这些观察结果表明通过抑制对流、优化界面行为和改善溶质分布,显著提升了单晶硅的质量和纯度。
随着信息技术的发展,人类对结构完整、性能完美的高品质晶体需求更加迫切。研究表明,微重力环境对直拉单晶硅晶体的生长有着显著的影响,主要体现在以下几个方面:
减少对流和流动引起的杂质迁移
在地球重力环境下,熔体中会产生自然对流,这种对流会导致杂质在晶体中的不均匀分布。微重力环境可以显著减少这种对流,使得熔体中的杂质迁移减缓,从而有利于晶体内部杂质分布更加均匀。
减小温度梯度
地球重力条件下,热对流导致熔体中的温度梯度较大,而温度梯度会影响晶体生长的稳定性和质量。微重力环境下,由于对流减少,温度梯度减小,有利于晶体的均匀生长,减少热应力和相关的缺陷。
降低缺陷密度
微重力环境下,由于减少了由对流和温度梯度引起的应力,晶体生长过程中产生的点缺陷、位错等结构缺陷显著减少,这些缺陷的减少提升了单晶硅的晶体质量和性能。
改善掺杂均匀性
由于微重力条件下的对流抑制,掺杂元素在熔体中的分布更加均匀,使得最终晶体中的掺杂浓度更加均匀一致。减少的对流和杂质迁移使得杂质更加难以进入晶体生长界面,进一步提高了晶体的纯度。
综上所述,微重力环境通过减少对流、降低温度梯度、减少缺陷密度和提高掺杂均匀性等方式,显著改善了直拉单晶硅的质量和性能,这使得微重力环境下生长的单晶硅在高端应用领域具有重要优势。
目前合肥曦合超导科技有限公司对微重力环境中应用于晶体生长的研究处于研究和发展阶段,技术改进仍在继续,以期实现更广泛的应用。
求职热线13855137709
电话:15618506903
邮箱:hfxh@xhsuper.com
传真:15618506903
地址:安徽省合肥市庐阳区清河路868号大数据产业园18号楼2层