Материаловедение и технология. Полупроводники
В ближайшем будущем поликристаллический кремний (ПК) «солнечного» качества (SoG) станет основным материалом для выращивания слитков мультикристаллического кремния (МКК), предназначенных для фотовольтаического (ФВ) производства, так как требует гораздо меньше энергии для очистки по сравнению с ПК, полученным в Сименс−процессе (ПК электронного качества).
Рассмотрено несколько видов ПК с различным уровнем содержания примесей (преимущественно бора и фосфора). Для каждого из этих видов ПК при выращивании их них слитков МКК в промышленном масштабе с использованием примесей бора и галлия оптимизированы выход годного кремния и эффективность солнечных элементов. Уровень легирования рассчитан таким образом, чтобы увеличить выход годного кремния из слитка МКК. После получения слитков проверено их качество (изменение удельного сопротивления по высоте кремниевых блоков, время жизни неосновных носителей заряда) и затем из пластин созданы солнечные элементы. За счет оптимизации уровня легирования выращены сопоставимые по выходу годного кремния слитки МКК из ПК SoG и ПК, полученного Сименс− процессом, а также изготовлены солнечные элементы, сопостовимые по эффективности преобразования солнечной энергии (КПД).
Исследование проведено на заводе Kazakhstan Solar Silicon в Усть−Каменогорске, с применением казахстанского и европейского ПК SoG, а также ПК, полученного Сименс− процессом. Печи для направленной кристаллизации для выращивания МКК изготовлены французской компанией ECM Technologies.
Материаловедение и технология. Магнитные материалы
К перспективным радиопоглощающим материалам, наряду с Ni—Zn−ферритами, относятся Mg—Zn− ферриты. Эти материалы интенсивно поглощают электромагнитные волны в интервале частот от 50 до 1000 МГц. Основным преимуществом Mg—Zn− ферритов является использование в качестве сырья недорогого оксида магния. Изучено влияние легирующих добавок ТiO2 и Bi2O3, а также примесей на микроструктуру и свойства радиопоглощающих Mg—Zn−ферритов.
Установлено влияние легирующих добавок и примесей на магнитную и диэлектрическую проницаемость Mg— Zn−ферритовых радиопоглощающих материалов. Добавка оксидов висмута приводит к некоторому снижению диэлектрической и магнитной проницаемостей Mg—Zn−феррита в диапазоне до 1000 МГц. Добавка оксида титана увеличивает диэлектрическую проницаемость в диапазоне до 1000 МГц, что важно для уменьшения длины электромагнитной волны радиопоглощающих ферритовых материалов. Добавка оксида титана приводит к сдвигу частоты поглощения поликристалличе- ского Mg—Zn−ферритового материала в сторону нижних частот, а висмута — в сторону верхних частот.
Показано, что легирующие добавки можно рассматривать как инструмент, регулирующий длину волны и диапазон поглощения радиопоглощающих ферритовых материалов.
Моделирование процессов и материалов
Дислокационные скопления важны в процессах зарождения и распространения деформации в моно− и поликристаллах. Именно они, в основном, приводят к образованию и росту трещин. С дислокационными скоплениями часто связывают прерывистость пластической деформации и деградацию внешней квантовой эффективности ультрафиолетовых светодиодов.
Представлена динамическая математическая модель образования дислокационного скопления источником Франка—Рида. Модель построена в вязкой, изотропной среде с использованием методов континуальной теории, и позволяет, кроме структурных свойств, определить временные характеристики образующихся скоплений. Приведены результаты исследования полученных скоплений дислокаций: конфигурации дислокаций в скоплении, зависимости числа дислокаций в заблокированном скоплении от внешнего напряжения, время образования новых дислокационных петель, а также время до блокировки источника обратным напряжением, дислокаций скопления. Проведено сравнение полученных результатов для скоплений, образованных источником Франка—Рида, с результатами для скоплений прямолинейных краевых дислокаций. Учет взаимодействия дислокаций скопления требует значительных вычислительных ресурсов. Для ускорения расчетов применено распараллеливание вычислений с использованием вычислительного 38 ядерного кластера Т−Edge−10.
Эпитаксиальные слои и многослойные композиции
Фотолюминесценция с максимумом, соответствующим желтому цвету свечения видимого спектра (так называемая желтая люминесценция), определяется глубокими уровнями в буферном слое GaN гетерооструктур и зависит от условий роста гетероструктур. В свою очередь, глубокие уровни влияют на сопротивление омических контактов СВЧ−транзисторов, изготовленных на таких гетероструктурах. Это обуславливает надежность работы СВЧ−транзисторов на основе GaN.
Разработаны два типа установок для контроля фотолюминесценции c максимумом в желтой части видимого спектра, предназначенные для характеризации качества гетероструктур AlGaN/GaN/SiC и AlGaN/GaN/Al2O3. Одна их представленных установок позволяет проводить «экспресс− контроль» желтой фотолюминесценции, а другая — снимать «карты» фотолюминесценции по площади пластин с гетероструктурами. Приведены примеры «карт» фотолюминесценции для структур, выращенных на различных подложках.
ISSN 2413-6387 (Online)