Veröffentlichungen und Präsentationen

大直径区熔法（FZ）硅单晶（尤其是8英寸单晶）是制造绝缘栅双极晶体管（IGBT）和快恢复二极管（FRD）等高压器件的关键材料，但其生产受限于脊状断裂缺陷导致的晶体生长成品率低下。本研究以量产型8英寸(100)晶向与5英寸(111)晶向单晶为对象（后者用于研究体缺陷传播），探究8英寸区熔法硅单晶中夹杂物诱导的脊状断裂机制。通过扫描电子显微镜、能谱分析和机械化学抛光技术，我们识别出两种失效机制：表面源碳夹杂物（可能源自初始加热阶段石墨件磨损产生的碳化硅颗粒）会诱发孪晶形成，而体源微晶硅夹杂物则引发位错和裂纹。此外，我们建立了基于COMSOL的多物理场耦合数值模型，集成轴对称近似下的电磁-热-应力场分析。数值模拟揭示：单晶中心与边缘的高应力区域会放大夹杂物效应，且应力随直径呈线性增长，从而加剧8英寸单晶的断裂风险。通过建立应力-夹杂物相互作用模型，我们阐释了夹杂物如何缩小晶体耐受的应力窗口。这些发现表明，通过优化预制棒制备工艺和加热过程以减少夹杂物，可有效提升8英寸区熔法硅单晶在高性能电子器件应用中的成品率。