[00097900]太阳电池用掺锡硅单晶研制及辐射性能研究

该项成果是天津市青年基金项目，编号：003700311。该项成果开发的掺锡硅片主要用于空间太阳电池，也可用于其它抗辐照器件和各种民用电路及器件。卫星及飞船上的太阳电池对空间高能粒子和射线的辐照特别敏感，其主要参数最大输出功率随辐照剂量的累积而不断衰降。太阳电池的主要参数与硅材料的电阻率和少子扩散长度(寿命)密切相关。为提高太阳电池用硅单晶电参数的辐照稳定性，在硅单晶中掺入10<'18>-10<'19>/cm<'3>的中性等价杂质锡，为不影响硅片的常规参数，在一定剂量的中子、γ或电子辐照下，锡在硅中以替位态存在，可成为空位的有效捕获中心，与空位形成SnV复合体，使硅中的主要辐照缺陷V-V和V-O中心大大减少，从而提高硅单晶在辐照下电参数的稳定性，掺锡同时可增强硅片的机械强度，提高器件的成品率。由于锡与硅的原子半径不同，锡在硅中的分凝系数仅有0.02，采用直拉(CZ)法拉制锡含量在10<'18>/cm<'3>以上的无位错硅单晶是非常困难的。该项成果设计了新型热场，加强了径向保温，适当降低了纵向温度梯度；大幅降低拉晶过程中的拉速；调整了晶、埚转速；加大了氩气压力和流量。采用上述工艺拉制出了锡含量为(1-2)× 10<'18>/cm<'3>的无位错3英寸硅单晶。硅中掺锡可提高硅单晶片电参数的稳定性和机械性能，在空间太阳电池、抗辐照电路和民品器件上都有着良好的应用前景。该项成果研制的掺锡硅片，工艺稳定，现已具备批量生产能力，可提供锡含量为(1-2)×10<'18>/cm<'3>,电阻率为0.1-50Ω·cm的N型或P型，2-4英寸硅单晶磨片和抛光片。