籽晶-生长单晶的种子
2021-07-18 10:07:06 点击：
籽晶是具有和所需晶体相同晶向的小晶体，是生长单晶的种子，也叫晶种。用不同晶向的籽晶做晶种，会获得不同晶向的单晶。
中文名籽晶外文名Seed crystal
分类
按用途分，有CZ直拉单晶籽晶、区熔籽晶、蓝宝石籽晶、SiC籽晶。
1，CZ直拉
在直拉单晶中，需要一定晶向的晶种作为直拉单晶引晶，晶向主要有[100]、[110]、[111]三种。半导体三种晶向都有，太阳能主要用[100]晶向的籽晶。
2，区熔籽晶
区熔籽晶的型号有N型和P型，是籽晶中纯度和电阻率要求最高的，电阻率至少要求在300Ω.cm以上，少子寿命值一般都在几百甚至几千微秒以上，晶向类型分和两种，该类籽晶一般呈方形长条状。
3，蓝宝石籽晶
蓝宝石具有高声速、耐高温、抗腐蚀、高硬度、高透光性等特点，广泛应用在医疗、环保、化工、高真空测试、LED等等领域。然而，蓝宝石的制备及其品质一直是应用关注的核心问题，制备好品质的蓝宝石最关键要素之一就是晶种的选择。晶种的类型、表面性质和吸附变化极大地影响着蓝宝石晶体的生长类型、缺陷结构以及电学性质等等。
4，SiC籽晶
作为SiC长晶用的一种晶种，其形状主要以薄片状为主。
按形状分
按形状分主要有片状籽晶、方籽晶、圆籽晶、锥籽晶、半锥籽晶。
片状籽晶
该类籽晶主要是SiC籽晶。
圆锥半锥方状
前三种籽晶主要是CZ直拉单晶专用籽晶，方籽晶由于加工过程中容易产生机械应力、崩边损伤，已经逐步退出历史舞台，它们的用途都一样，主要是根据拉单晶的投料量，一般直径12.5mm的圆籽晶最多能拉制60KG的晶棒，直径17.5mm一般最多能拉制90KG的晶棒，90kg以上的一般采用锥籽晶、半锥籽晶和三节锥籽晶。
注：带红点标识的为半锥籽晶、蓝点标识的为全锥籽晶、绿点标识的为圆籽晶、黄点的为方形籽晶（其中大的带槽口的为太阳能的方籽晶，小的为区熔级方籽晶）
应用
红外探伤的原理是在特定光源和红外探测器的协助下，红外探伤测试仪能够穿透200mm深度的硅块，纯硅料几乎不吸收这个波段的波长，但是如果硅块里面有微粒、夹杂(通常为SiC)、隐裂，则这些杂质将吸收红外光，因此在成像系统中将呈现出来，根据穿过缺陷和纯硅的发射及散射信号的不同，可以来计算缺陷的位置。而且这些图像将通过软件自动生成三维模型图像。
国内厂家针对籽晶的品质要求主要都集中在对其电阻率、晶向及其加工的尺寸指标上的要求，往往忽视其隐裂指标的要求，严重的事故或品质问题往往常常发生在自己对其最有把握的节点上，探伤籽晶隐裂将成为降低拉晶事故率，控制风险的一个重要手段，我们生产的籽晶利用其自身的产品技术优势，采用了世界上最先进的红外探伤仪NIR-01在产品出厂前进行一道严格的探伤工艺，保证了籽晶的完美品质。
革新
众所周知，断晶是籽晶使用中最为头疼的事情，籽晶在拉晶中所占成本微乎其微，但是如果籽晶如果出现断晶问题，那么损失却是巨大的，包括硅料，石英坩埚，石墨三瓣埚，甚至热场，炉底板击穿等损失，少则几万，多则十几万，断晶现象固然有拉制过程中由于投料量过大、机械应力、回炉、拉速温度、籽晶剪断等操作细节控制不好的原因，籽晶的本身物理品质也是个不可忽视的因素，隐裂就是其中一个很关键的指标，使用带有隐裂的籽晶去拉制单晶，大大的增加了断晶的风险。
因此在这个方面，合能阳光在过去的几年中，通过引入红外探伤等技术革新手段到籽晶生产当中等多方面的大量投入和努力，在籽晶的质量提升上成绩显著，最大程度地规避了籽晶的断晶问题。
图3反映了籽晶生产的流程：
在这里的晶棒测试与籽晶测试中，一般的厂家都没有做红外探伤测试和做氧碳含量测试，探伤测试是为了确保要加工晶棒或最终出厂的籽晶没有隐裂等内部缺陷，氧探含量的测试是为了确保籽晶的氧含量与碳含量不超标，它们都是为了减少拉晶过程中的断晶的风险，同时会避免籽晶的用料质量影响到拉晶的整体质量。
使用注意
5.1 籽晶必须严格按要求每炉拆下进行检查,要求无伤痕、无裂纹
5.2 籽晶使用炉数必须记录清楚，不清楚的，更换，然后重开记录
5.3 吊渣使用废旧籽晶，吊渣后换上可使用的籽晶，吊料和拉晶，必须有细颈，拉晶
5.4 细颈直径要求 3-5mm；吊料细颈直径要求5-7mm
5.5 拉晶过程，要经常（频率不低于1次/10分钟）观察液面、晶体等炉内状况，确 保坩埚边缘没有结晶，防止籽晶被结晶扭断
5.6 在籽晶吃重时，升降籽晶转数，要分多次、小幅度（2转/分）进行
5.7 籽晶吃重时，快速升、降晶升，不得断断续续地进行，以免籽晶或细颈处被突然 的加速重力或失重折断或损伤
5.8剪断籽晶时要在细颈的最细处剪断，要注意用力适当，且不许用钳子扭断籽晶；否则该籽晶必须停用，交工段送抛光处理
5.9每10炉更换新籽晶；真空差的炉子的籽晶要提前2炉更换
- 上一篇：改性 从三元前驱体材料开始 [2021-07-18]
- 下一篇：蓝宝石玻璃长晶技术 [2021-07-17]
