半导体硅熔体的磁粘度

【作者】 徐岳生； 张雯； 王海云； 刘彩池； 石义情；

【机构】 河北工业大学材料学院；

【摘要】 硅单晶向大直径化发展,投料量急剧增加(制备Φ12英寸硅单晶,投料量应为300公斤)。硅熔体,作为晶体生长的环境相,愈来愈受到重视。大体积熔硅强烈热对流,将严重影响硅单晶质量,甚至破坏单晶生长。向熔硅所在空间引入磁感应强度,利用导电熔体在磁场中运动受到的罗仑兹力,阻滞熔硅流动,这是目前生长≥Φ6英寸硅单晶行之有效的方法。此外,目前开展大直径硅单晶计算机动态数值模拟,需要获得熔硅物性与结构的准确信息。本文研究了磁场下影响熔硅输运过程的重要参数--粘度的变化规律。用钕铁硼(NdFeB)永磁材料构建“魔环”结构的永磁体,向直拉硅生长的熔体所在空间引入磁感应强度,采用回转振荡法测量不同磁场强度下硅熔体的磁粘度(有效粘度)。在温度一定时,粘度随着磁场强度的增加而增加,二者呈抛物线关系。熔硅温度升高,磁场影响加剧,抛物线更加陡峭。1420～1510℃温度区间内,粘度有异常变化。当引入磁感应强度为0.15特斯拉时,熔硅有效粘度增到原粘度的30倍以上,证实引入磁场是硅单晶大直径生长时,抑制熔硅热对流的有效手段。对磁场下制备大直径硅单晶,具有重要参考意义!更多还原