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短波紅外相機在硅錠雜質檢測中的應用

         多晶硅,是硅的一種形態。熔融的單質硅在過冷條件下凝固時,硅原子以金剛石晶格形態排列成許多晶核,如這些晶核長成晶面取向不同的晶粒,則這些晶粒結合起來,就結晶成多晶硅。

         多晶硅(polycrystalline silicon)有灰色金屬光澤,密度2.32-2.34g/cm3。熔點1410℃。沸點2355℃。溶于氫氟酸和硝酸的混酸中,不溶于水、硝酸和鹽酸。硬度介于鍺和石英之間,室溫下質脆,切割時易碎裂。加熱至800℃以上即有延性,1300℃時顯出明顯變形。常溫下不活潑,高溫下與氧、氮、硫等反應。高溫熔融狀態下,具有較大的化學活潑性,幾乎能與任何材料作用。具有半導體性質,是極為重要的優良半導體材料。

        多晶硅產業最大的特點之一就是其對產品質量分數的要求非常高,太陽能級和電子級多晶硅的質量分數分別要求達到至少6N(99.9999%)、8N(99.999999%),而雜質含量也是公認的衡量多晶硅材料質量的重要參數之一。

         多晶硅在生產過程中的碳雜質的來源主要有以下幾個來源:

1.高純硅,這是多晶硅中碳的主要來源;

2.石墨部件的粉塵;

3.真空系統中的油脂和密封材料中的易揮發碳化物;

4.多晶硅制造氣氛中的碳氫化合物污染;

5.石墨部件與氧,石英坩堝反應的產物。

    使用短波紅外相機可以清晰的檢測到多晶硅中的碳雜質,具體如下圖所示,測試過程中使用西安立鼎光電的LD-SW6401715-C-CL短波紅外相機,搭配8mm短波紅外鏡頭,配合鹵素光源觀察硅錠中的雜質。

                                                                                               image.png

                                                                                                          圖1 短波紅外相機觀察硅錠(1)

                                                                                              image.png

                                                                                                        圖2 短波紅外相機觀察硅錠(2)

                                                                                             image.png

                                                                                                                圖3 可見光觀察硅錠

        由以上測試圖片可知,多晶硅在1200nm波段以上的光源下呈透明狀,而碳等雜質無法透過1200nm波段以上的光,所以呈現黑色。

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