Моделирование и исследование технологии получения мультикристаллического кремния в индукционной печи с холодным тиглем

• Автор: Кичигин, Вячеслав Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 128 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА МУЛЬТИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ ДЛЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
1.1. Кремний и его виды
1.2. Производство металлургического кремния
1.3. Современные технологии очистки металлургического
кремния и получение поли-, мульти- и монокристаллического кремния для фотоэлектрических преобразователей
1.3.1. Химические способы очистки кремния с получением поликристаллической структуры
1.3.2. Получение слитков кремния с моно- или мультикристаллической структурой
1.4. Критерии выбора эффективной технологии выращивания
мультикристаллического кремния
1.5. Получение мультикристаллического кремния методом
направленной кристаллизации
1.6. Выводы по главе
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГИИТНЫХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ИНДУКЦИОННОЙ ПЛАВКЕ КРЕМНИЯ В ХОЛОДНОМ ТИГЛЕ
2.1. Электро- и теплофизические свойства кремния
2.2. Трёхмерная математическая модель электромагнитного поля
индукционной системы для плавки кремния
2.3. Трёхмерная тепловая математическая модель
2.4. Выбор частоты тока

2.5. Исследование режимов плавки кремния в индукционной
печи с использованием математических моделей
2.6. Сравнение экспериментально полученных данных с
результатами численного моделирования
2.7. Выводы по главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ ДЛЯ ПЛАВКИ КРЕМНИЯ НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ СТЕНДЕ
3.1. Описание экспериментального стенда
3.2. Критерии разработки конструкции индукционной печи с холодным тиглем для плавки кремния
3.3. Исследование стартового нагрева и тепловых характеристик плавки кремния в холодном тигле
3.3.1. Организация стартового нагрева
3.3.2. Исследование ИПХТ кремния
3.4. Исследование характеристик непрерывно-последовательной кристаллизации расплава кремния в холодном тигле
3.5. Выводы по главе
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ СЛИТКА И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ
4.1. Исследование фронта кристаллизации расплава кремния в
тигле и анализ структуры полученного слитка
4.2. Исследование температурного поля в слитке мультикристаллического кремния
4.3. Оптимизация конструкции индукционной печи
с холодным тиглем

4.4. Обобщение результатов исследований и оценка эффективности разработанной технологии
4.5. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

подогрев слитка, поскольку, выше было отмечено, что кремний в кристаллическом состоянии прозрачен для ЭМП. Дополнительный индуктор может быть запитан как от независимого источника, так и общего с основным индуктором источника питания. В случае если оба индуктора питаются от одного источника питания, то работа основного и дополнительного индукторов должна контролироваться системой автоматического управления.
Рис.
Анализ результатов исследований, проведённых японскими и французскими исследователями по выращиванию мультикристаллического кремния методом непрерывно-последовательной кристаллизации с использованием ИГТХТ, позволил выявить некоторые технологические и конструктивные особенности.
По опубликованным схемам ведения технологического процесса непрерывно-последовательной кристаллизации сложилось представление:
- об организации стартового нагрева;
- о скорости непрерывно-направленной кристаллизации расплава;
•индуктор
-расплав-" а
контейнер
тигель
пх Л1-
_лдополнительныи
индуктор
слиток
а) б)
1.10. - Варианты подогрева слитка после начала кристаллизации
а) с нагревательным элементом, установленным под тиглем
б) без нагревательного элемента