太阳能电池用锗单晶生长的掺杂方法技术

太阳能电池用锗单晶生长的掺杂方法，其特征在于步骤如下：1.清洗干燥高纯锗，2.将高纯锗和掺杂剂装入单晶炉内的坩埚中，3.抽真空，4.加热，5.当坩埚内的原料全部融化后使掺杂元素在锗中初步混合，6.降温，7.使掺杂元素在锗中均匀混合。本发明专利技术所使用的掺杂剂，可以是Ga、In、As、Sb等的一种或几种。该方法操作简单，只需一次掺杂，就能使掺杂剂在太阳能电池用锗单晶中均匀分布，锗单晶的电阻率均匀分布，轴向电阻率变化小，利于工业化生产；通过测试，锗单晶电阻率在0.001～0.003Ω·cm，可达到太阳能电池用锗单晶电阻率均匀分布的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于添加掺杂材料的单晶生长
，特别涉及一种锗单晶生长的掺杂方法。
技术介绍
太阳能电池锗单晶主要是在高纯锗中掺杂3价或5价元素，控制锗单晶的电阻率小于O. 05 Ω. Cm，太阳能电池用锗单晶的掺杂剂主要是镓和铟。但是，由于镓和铟在锗中的分凝系数较小，在拉晶过程中得到的锗单晶电阻率分布不均匀，使锗单晶的轴向电阻率变化太大，不利于工业化生产。目前的掺杂方法主要用掺杂勺补加掺杂剂，这使掺杂剂在区熔锗融化后，不能达到均匀混合使掺杂剂浓度的均匀性受到影响，导致掺杂剂与区熔锗锭不能按比例混合，达不到目标电阻率的要求。这种掺杂方法没有从根本上解决掺杂剂在锗中·均匀分布的难题，存在需多次掺杂，操作复杂，容易导致炉体漏气等弊端。
技术实现思路
针对现有掺杂方法存在的不足，本专利技术提供一种，克服了用掺杂勺补加掺杂剂，存在多次掺杂，操作复杂，炉体漏气的弊端，一次掺杂就可使掺杂剂在单晶中能均匀分布。本专利技术所述的，其特征在于步骤如下步骤一，清洗干燥将称好的高纯锗放在清洗机热水槽内，升温至40°C 65°C，然后将其依次放入热水酸泡槽、超声溢流槽，清洗至无残酸，取出放入不锈钢盘中，将洗好的锗放入干燥箱中，设定加热温度为100°C 120°C，恒温2 3小时，冷却后取出；步骤二，装料将清洗干燥后的高纯锗装入单晶炉内的坩埚中，然后将掺杂剂放在闻纯错间；步骤三，抽真空启动控制系统开始抽真空，待漏率检验合格，设置氩气流量为5 60sltm/min ；步骤四，加热打开加热器，升温化料；步骤五，初步混合当坩埚内的原料全部融化后控制坩埚转速为3 10转/分钟，以O. 2 O. 8转/分钟的速度提高转速，2(Γ60分钟后，以O. 5 2转/分钟的速度降低转速，如此反复3次及以上即达到掺杂元素在锗中的初步混合；步骤六，降温降低炉温至939 948°C ；步骤七，均匀混合将籽晶放下接触锗熔体，将籽晶转速控制在5 20转/分钟，旋转方向与坩埚旋转方向相反，控制坩埚转速3 10转/分钟，以O. 2 O. 8转/分钟的速度提高转速，20 60分钟后，以O. 5 2转/分钟的速度降低转速，如此反复3次及以上即达到掺杂元素在锗中的均匀混合。本专利技术所使用的掺杂剂可以是Ga、In、As、Sb等的一种或几种。本专利技术的有益效果为该方法操作简单，只需一次掺杂，就能使掺杂剂在太阳能电池用锗单晶中均匀分布，锗单晶的电阻率均匀分布，轴向电阻率变化小，利于工业化生产；通过测试，锗单晶电阻率在O. OOl 0.003 Ω · Cm，可达到太阳能电池用锗单晶电阻率均匀分布的要求。附图说明图I太阳能电池用锗单晶掺杂工艺流程框图；图2未使用本专利技术工艺的锗单晶电阻率纵向分布示意图；图3使用本专利技术工艺后锗单晶电阻率纵向分布示意图；图4使用本专利技术的方法生长太阳能锗单晶时的图像； 图5使用本专利技术的方法得到的太阳能锗单晶的实物图。具体实施例方式以下结合附图，通过实施例对本专利技术做进一步详细说明。实施例一本例是运用本专利技术方法在锗单晶中掺杂Ga的实施例，其步骤如下步骤一，将称好的高纯锗锭放在清洗机热水槽内，升温至50°C，然后将其依次放入热水酸泡槽、超声溢流槽，清洗至无残酸，取出放入不锈钢盘中。将洗好的锗锭放入干燥箱中，设定加热温度为100°c，恒温2小时，冷却后取出；步骤二，将清洗干燥后的高纯锗装入单晶炉内的坩埚中，然后将掺杂剂Ga放在高纯锗间；步骤三，启动控制系统开始抽真空，待漏率检验合格，设置氩气流量为30sltm/min ；步骤四，打开加热器，升温化料；步骤五，当坩埚内的原料全部融化后控制坩埚转速为3转/分钟，以O. 2转/分钟的速度提高转速，20分钟后，以O. 5转/分钟的速度降低转速，如此反复3次即达到Ga在锗中的初步混合；步骤六，降低炉温至940°C ;步骤七，将籽晶放下接触锗熔体，将籽晶转速控制在5转/分钟，旋转方向与坩埚旋转方向相反，控制坩埚转速3转/分钟，以O. 2转/分钟的速度提高转速，20分钟后，以O.5转/分钟的速度降低转速，如此反复3次即达到Ga在锗中的均匀混合。实施例二 本例是运用本专利技术方法在锗单晶中掺杂In的实施例，其步骤如下步骤一，将称好的高纯锗锭放在清洗机热水槽内，升温至60°C，然后将其依次放入热水酸泡槽、超声溢流槽，清洗至无残酸，取出放入不锈钢盘中。将洗好的锗锭放入干燥箱中，设定加热温度为120°C，恒温3小时，冷却后取出；步骤二，将清洗干燥后的高纯锗装入单晶炉内的坩埚中，然后将掺杂剂In放在高纯锗间；步骤三，启动控制系统开始抽真空，待漏率检验合格，设置氩气流量为40sltm/min ；步骤四，打开加热器，升温化料；步骤五，当坩埚内的原料全部融化后控制坩埚转速为10转/分钟，以O. 8转/分钟的速度提高转速，60分钟后，以2转/分钟的速度降低转速，如此反复4次即达到In在锗中的初步混合；步骤六，降低炉温至947°C ;步骤七，将籽晶放下接触锗熔体，将籽晶转速控制在20转/分钟，旋转方向与坩埚旋转方向相反，控制坩埚转速10转/分钟，以O. 8转/分钟的速度提高转速，60分钟后，以2转/分钟的速度降低转速，如此反复4次即达到In在锗中的均匀混合。实施例三·本例是运用本专利技术方法在锗单晶中掺杂As的实施例，其步骤如下步骤一，将称好的高纯锗锭放在清洗机热水槽内，升温至40°C，然后将其依次放入热水酸泡槽、超声溢流槽，清洗至无残酸，取出放入不锈钢盘中。将洗好的锗锭放入干燥箱中，设定加热温度为110°c，恒温2. 5小时，冷却后取出；步骤二，将清洗干燥后的高纯锗装入单晶炉内的坩埚中，然后将掺杂剂As放在高纯锗间；步骤三，启动控制系统开始抽真空，待漏率检验合格，设置氩气流量为50sltm/min ；步骤四，打开加热器，升温化料；步骤五，当坩埚内的原料全部融化后控制坩埚转速为8转/分钟，以O. 6转/分钟的速度提高转速，40分钟后，以I转/分钟的速度降低转速，如此反复5次即达到As在锗中的初步混合；步骤六，降低炉温至939°C ;步骤七，将籽晶放下接触锗熔体，将籽晶转速控制在15转/分钟，旋转方向与坩埚旋转方向相反，控制坩埚转速8转/分钟，以O. 6转/分钟的速度提高转速，40分钟后，以I转/分钟的速度降低转速，如此反复5次即达到As在锗中的均匀混合。实施例四本例是运用本专利技术方法在锗单晶中掺杂Sb的实施例，其步骤如下步骤一，将称好的高纯锗锭放在清洗机热水槽内，升温至50°C，然后将其依次放入热水酸泡槽、超声溢流槽，清洗至无残酸，取出放入不锈钢盘中。将洗好的锗锭放入干燥箱中，设定加热温度为115°C，恒温2. 8小时，冷却后取出。步骤二，将清洗干燥后的高纯锗装入单晶炉内的坩埚中，然后将掺杂剂Sb放在高纯锗间；步骤三，启动控制系统开始抽真空，待漏率检验合格，设置氩气流量为30sltm/min ；步骤四，打开加热器，升温化料；步骤五，当坩埚内的原料全部融化后控制坩埚转速为4转/分钟，以O. 4转/分钟的速度提高转速，45分钟后，以I. 5转/分钟的速度降低转速，如此反复6次即达到As在锗中的初步混合；步骤六，降低炉温至942°C ;步骤七，将籽晶放下接触锗熔体，将籽晶转速控制在12转/分钟，旋转方向与坩埚旋转方向相反，控制坩埚转速5转/分钟，以O. 4转/分本文档来自技高网...

【技术保护点】
太阳能电池用锗单晶生长的掺杂方法，其特征在于步骤如下：步骤一，清洗干燥：将称好的高纯锗放在清洗机热水槽内，升温至40℃～65℃，然后将其依次放入热水酸泡槽、超声溢流槽，清洗至无残酸，取出放入不锈钢盘中，将洗好的锗放入干燥箱中，设定加热温度为100℃～120℃，恒温2～3小时，冷却后取出；步骤二，装料：将清洗干燥后的高纯锗装入单晶炉内的坩埚中，然后将掺杂剂放在高纯锗间；步骤三，抽真空：启动控制系统开始抽真空，待漏率检验合格，设置氩气流量为5～60sltm/min；步骤四，加热：打开加热器，升温化料；步骤五，初步混合：当坩埚内的原料全部融化后控制坩埚转速为3～10转/分钟，以0.2～0.8转/分钟的速度提高转速，20~60分钟后，以0.5～2转/分钟的速度降低转速，如此反复3次及以上即达到掺杂元素在锗中的初步混合；步骤六，降温：降低炉温至939～948℃；步骤七，均匀混合：将籽晶放下接触锗熔体，将籽晶转速控制在5～20转/分钟，旋转方向与坩埚旋转方向相反，控制坩埚转速3～10转/分钟，以0.2～0.8转/分钟的速度提高转速，20～60分钟后，以0.5～2转/分钟的速度降低转速，如此反复3次及以上即达到掺杂元素在锗中的均匀混合。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王侃，吴绍华，子光平，符世继，李睿，韩帅民，彭明清，侯明，陈骥，李茂忠，
申请(专利权)人：云南北方驰宏光电有限公司，
类型：发明
国别省市：