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ribbon crystal growth
简介
.一种半导体晶体生长技术。它是在熔体过冷或溶液、气相过饱和度过大的情况下生长出来的树枝状晶体。而受控生长的锗、硅枝蔓则是具有锯齿状边缘的带状片晶。有些片晶的表面是由杂乱无章的枝蔓构成的。
制备带晶的目的是为了省去锭状晶体制成薄片的加工费用，同时避免制片过程中大量的晶体材料损耗以降低成本。1963年出现的蹼状单晶实际上是双层重叠孪晶薄片。起初企图制作晶体管，其质量曾达到与当时的CZ单晶相差不多的水平。后来由于片子展宽和质量提高两方面无法与CZ单晶相竞争而未能使用。但引发了把片晶转向太阳电池领域的趋势，原因是廉价太阳电池对晶体质量的要求不高。1972年出现了第一个以太阳电池为目标的制备带晶的喂膜法(EFG)。它靠毛细管效应把熔硅引到石墨模具狭缝的顶部从中向上拉出片晶来。虽然由于熔硅和模具的作用拉出来的多晶片的质量比蹼状晶体质量低，但是甩掉了蹼状晶体中的枝蔓，经赵昌炽先生将它改造为九面空心柱后，等于同时可以拉出九片产品，这些都更适合廉价电池的要求，上述两种方法形成了小规模的工厂生产。蹼状晶体最宽可达7cm，电池的能量转换效率(η)最高达≥17%。喂膜法电池5×10cm的η平均值≥12%，最高的≥14%。1975～1980年又出现了约十种新方法，有用异质衬底沾带硅熔液和对蹼状晶体与喂膜法进行改造的，有高拉速的横拉法和超高速的滚淬法等。80年代又发展了许多新方法。其中用炭网接触高出坩埚边缘的熔硅，水平拉出多晶硅带的炭网横拉法，拉速达到了1～2m/min ，宽度11～12cm，其面积产率是CZ法和一般直拉片晶的几十甚至上百倍。电池η值最高的≥12%。
现有的约20种带晶生长方法皆分属于短弯月面、高弯月面和伸展弯月面三种生长模式。每种模式中都有熔液和成形手段相互作用强弱不同的方法。一般说来相互作用越弱，越有利于提高带晶质量，弯月面越短越不容易控制，伸展弯月面越长拉速越高。这些因素是今后寻找更理想的生长方法时需要加以考虑的。硅片晶、硅原料、太阳电池制造和组装工艺的综合性降价是今后的发展趋势。