强激光与粒子束
2024, 36(1): 016003
在摩尔定律的影响下，半导体制造的线宽尺寸逐步到达极限。当前28 nm及以下工艺制程中，多晶硅栅极刻蚀普遍采用双层联动的硬掩模刻蚀加多晶硅刻蚀的方法，可以实现关键尺寸的有效控制，但同时也增加了颗粒缺陷的发生率。针对多晶硅硬掩模刻蚀（Polysilicon Hard Mask Etch, P1HM-ET）过程中出现的棒状颗粒缺陷，分析了缺陷的来源和形成机理。通过精准调控刻蚀结束后静电卡盘（Electrostatic-Chuck, ESC）对晶圆的释放时间和自身电荷的释放时间来加强刻蚀腔体内颗粒的清除和减小晶背静电吸附作用。结果显示，当晶圆释放时间增加2 s，ESC电荷释放时间增加6 s后，减少了约80%的棒状颗粒缺陷。通过调控相关联的工艺参数来减少缺陷，可以有效减少消耗性零件的使用，从而降低生产成本。
28 nm工艺 多晶硅硬掩模刻蚀 棒状颗粒 28 nm process polysilicon hard mask etch stick particle
强激光与粒子束
2023, 35(12): 121005
1 四川轻化工大学机械工程学院, 自贡 643000
2 四川省华夏阀门有限公司, 自贡 643000
改良西门子法是多晶硅生产的主要方法, 而多晶硅还原炉是多晶硅制备的主要设备。针对传统多晶硅还原炉的流场、温度场和辐射场不均匀导致生产的多晶硅尺寸不规则的问题, 本文对还原炉的炉顶封头结构、出气口位置布局和硅棒底盘布局进行优化设计。利用Fluent软件Do辐射模块对多晶硅还原炉进行气-固辐射仿真分析, 对比优化前后的流场、温度场和辐射场的云图、流线图等, 结果表明: 上出气口排气设计能够有效提高炉内气体流动速度, 减少炉内气体回流, 增加气体流动均匀性, 有效解决炉内顶部产生的温度死区, 平衡炉内上下温度差; 椭圆形顶部封头优化了还原炉整体空间, 降低设计成本, 有效抑制圆形封头中气体旋涡的产生, 增加炉内气体流动均匀性; 采用平行圆周对称式硅棒增加整体辐射量, 优化了传统还原炉中外圈硅棒与中心硅棒辐射不均匀现象, 有效防止了不规则硅棒的产生, 提高了多晶硅的产量, 为多晶硅还原炉的结构设计提供一个新的方案。
多晶硅还原炉 Do辐射模块 结构设计 出气口布局 炉顶封头 硅棒底盘布局 polycrystalline silicon reduction furnace Do radiation module structural design air outlet layout furnace top sealing head silicon rod chassis layout
1 太原理工大学 新材料界面科学与工程教育部重点实验室，山西 太原 030024
2 兴县经开区铝镁新材料研发有限公司，山西 兴县 033600
3 山西浙大新材料与化工研究院，山西 太原 030000
金属卤化物钙钛矿具有高的缺陷容忍度、可调的发光峰位与较窄半峰宽等优异光电特性，在开发高性能发光二极管方面展现出巨大潜力。钙钛矿发光二极管的低成本溶液制备有利于其应用于显示与照明领域的大规模商业化生产，但溶液成膜过程中伴随着有机溶剂的挥发，成膜时易形成缺陷态，不利于高性能器件的实现。在钙钛矿前驱体溶液中引入添加剂是一种简单有效的钙钛矿缺陷钝化策略，其中，路易斯碱被证明是非常有效的添加剂之一。基于此，本文提出在前驱体溶液中引入小分子路易斯碱添加剂（山梨醇）来钝化薄膜缺陷，并制备了钙钛矿发光二极管。研究证明，山梨醇的引入可以明显改善薄膜质量，且山梨醇浓度为0.3 mol·L-1时，制备的器件实现了最佳电致发光性能，如最大外量子效率和亮度分别达到6.71%和7 654 cd·m-2，且器件展现出较好的光谱稳定性与重复性。本工作对改善多晶薄膜成膜质量和提高钙钛矿发光二极管器件方面具有重要意义。
多晶钙钛矿 发光二极管 山梨醇 缺陷钝化 polycrystalline perovskite light-emitting diodes sorbitol defect passivation
富锂锰基正极材料由于具有较高的理论比容量，被认为是下一代锂电池最有前途的正极材料之一。但在循环过程中存在比容量低、倍率性能差、衰减速度快等问题。基于此，本文采用水热法制备了多晶型MnO2材料，并利用湿化学研磨法结合热处理工艺对商业富锂锰基正极材料进行了表面包覆改性。通过循环伏安、恒流充放电及电化学阻抗谱对所得材料进行电化学性能测试，并通过包覆前后材料电化学性能的变化研究了多晶型MnO2对富锂锰基正极材料电化学性能的影响。结果表明，β-MnO2的电化学性能最佳，其初始比容量在0.1 C下达到292.2 mAh·g-1，在0.1~5.0 C的倍率下容量保持率为56.3%，在1 C下循环50次后容量保持率为81.6%。通过EIS测试得出β-MnO2的包覆改善了原样品电化学反应过程中的电化学动力学。
多晶型MnO2 形貌调控 表面包覆 富锂锰基正极材料 电化学性能 锂离子电池 polymorphic MnO2 morphology control surface coating lithium-rich manganese-based cathode material electrochemical performance lithium-ion battery
1 哈尔滨工业大学，先进焊接与连接国家重点实验室，中国 哈尔滨 150001
2 哈工大郑州研究院，中国 郑州 450018
3 乌克兰国家科学院巴顿焊接研究所，乌克兰 基辅01030
为得到兼具结构可靠性和电磁功能匹配性的多晶钇铁石榴石型铁氧体(YIG)接头，设计并制备了铋硼镍铁四元玻璃钎料进行YIG铁氧体连接实验，分析了玻璃在铁氧体表面润湿性、接头典型组织、连接温度对接头微观组织及力学性能的影响。结果表明：玻璃钎料在YIG铁氧体表面润湿性良好；制备过程中融入玻璃钎料的Al3+部分取代NiFe2O4和YFe3B4O12中的Fe3+，由于Al3+半径更小，晶格畸变更小，使得NiFe2O4和YFe3B4O12的聚集生长得到促进；伴随温度升高，焊缝内细小的NiFe2O4颗粒向大尺寸块状组织转变，证明了高温可以促进NiFe2O4的聚集长大；YIG/玻璃/YIG接头具有较高的剪切强度，在750 ℃时达到最高强度71 MPa，此后随温度升高接头剪切强度下降，800 ℃时降至47 MPa。
多晶钇铁石榴石型铁氧体 磁性微晶玻璃 接头性能 微观组织 polycrystalline yttrium iron garnet ferrite magnetic microcrystalline glass mechanical properties microstructure
1 太原理工大学 新材料界面科学与工程教育部重点实验室，山西 太原 030024
2 山西浙大新材料与化工研究院，山西 太原 030024
3 兴县经开区铝镁新材料研发有限公司，山西 兴县 033600
金属卤化物钙钛矿发光二极管具有颜色可调、色纯度高、光谱稳定性好等优点，成为近年来的研究热点。溶液加工的多晶薄膜钙钛矿发光二极管制备工艺简单且成本低，但结晶过程中容易形成缺陷，进而影响器件性能。本文提出采用低成本的葡萄糖作为钝化剂，制备多晶薄膜钙钛矿发光二极管，葡萄糖的加入有效抑制了器件中缺陷诱导非辐射复合损失。在葡萄糖浓度为0.2 mol·L-1时，缺陷钝化效果最佳，器件的最大亮度达到11 840 cd·m-2，最大电流效率为7.89 cd·A-1，光谱稳定性及色纯度好，且表现出较好的重复性。本文为多晶薄膜钙钛矿发光二极管中缺陷的钝化提供了简单而有效的方法。
钙钛矿发光 多晶薄膜 葡萄糖 缺陷钝化 perovskite light-emitting polycrystalline thin film glucose defects passivation
青海黄河上游水电开发有限责任公司西安太阳能电力分公司，西安 710100
本文主要对低压化学气相沉积(LPCVD)法制备N型高效晶硅隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)电池工艺进行研究。分析LPCVD法制备隧穿氧化层及多晶硅层的影响因素，研究了不同氧化层厚度、多晶硅厚度及多晶硅层中P掺杂量对太阳能电池转换效率的影响。结果表明：当隧穿氧化层厚度在1.55 nm时，钝化效果最佳；多晶硅层厚度120 nm时Voc达到最高值；多晶硅层厚度在90 nm时Eff最高。当P掺杂量为3.0×1015 cm-2时可获得较高的Voc，原因是随着P掺杂量的增加，多晶硅层场钝化效果提高。
TOPCon电池 隧穿氧化层 多晶硅层 钝化 掺杂 TOPCon cell LPCVD LPCVD tunnel oxide layer polycrystalline silicon layer passivation doping
