摘要：半导体级单晶硅是芯片的基础核心材料,不仅要求控制杂质浓度,还对晶体的缺陷有很高的要求。原生点缺陷浓度作为衡量晶体品质的重要指标之一,需要通过热场的优化、晶体生长温度场的调整、晶体生长过程中晶棒温度分布的控制,以及V/G值(拉速与晶棒内轴向温度梯度比值)的优化来调控。本文采用ANSYS软件中流体计算模块Fluent的有限体积分析法,研究了不同热屏结构对300 mm半导体级直拉单晶硅温度分布的影响。针对二段式热屏,模拟了不同热屏角度下拉晶初期(400 mm)、中期(800和1400 mm)和末期(2000 mm)三个等径阶段的温度分布、固液界面轴向温度梯度和V/G值。通过分析各阶段V/G值的变化,在相对较大的温度梯度下,寻找到了一种V/G值更接近临界值ζ且径向均一性更优的热屏结构,为控制缺陷的浓度提供更好的条件。通过对晶棒热历史的讨论,优化热屏结构以缩短降温周期,为控制缺陷的尺寸提供更好的条件。模拟计算结果表明,热屏夹角为110°、热屏下段厚度为70 mm、热屏内壁与晶棒间距为30 mm时,其结构设计能够提供低缺陷单晶硅生产的温度分布条件。

摘要：硅材料因具有比容量高、安全性和低温性好、原料来源丰富等优点,被认为是新型高性能锂离子电池负极材料。但是,硅材料在充放电过程中因锂合金化会产生巨大的体积膨胀,造成硅活性颗粒的粉化失效,同时硅粒子开裂粉化使活性粒子间与集流体间电接触不良形成"孤岛效应",断裂面反复形成新的SEI膜诱发不可逆容量持续损失的问题,制约了硅基材料产业化应用。本文首先从硅的纳米结构、材料的界面和表面结构以及SiOx/C作为结构稳定载体,碳的包覆、复合改性及黏结剂改性几方面介绍了相关研究进展;其次,阐述了这些改进设计对硅基负极材料的结构稳定性和电化学性能的改善机理;最后,就硅基材料产业化应用存在的问题和发展前景做出总结和展望。