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硅中替位式和间隙式ib族杂质的电子态
硅中的杂质有两种类型，即替位式和间隙式。
它们在硅晶格中替代硅原子构成硅杂质原子，影响着硅的性质。
尤其是电子态，替位式和间隙式ib族杂质都有重要作用。
替位式ib族杂质主要指硅晶格中替代硅原子的离子，其
中最常见的是硅中的硼离子（B3+）。
硼离子能够在硅晶格中
替代硅原子，同时也改变了硅的结构，使硅的能带结构发生变化。
由于硼离子的引入，在硅的能带结构中会形成一个较大的禁带，使得硅的电子态得以实现。
另一方面，间隙式ib族杂质主要指在硅晶格中的空穴和
缺陷，其中最常见的是由缺陷态氧离子（O2-）组成的间隙式
ib族杂质。
这些空穴和缺陷可以吸收和释放电子，从而改变硅的电子态。
由于空穴和缺陷的存在，能带结构中会出现一个小的禁带，使得硅的电子态更加稳定。
总之，替位式和间隙式ib族杂质都对硅的电子态有重要
作用。
替位式改变了硅的能带结构，使得硅的电子态得以实现；而间隙式杂质则通过吸收和释放电子来稳定硅的电子态，使得硅的电子态更加稳定。
碳化硅的缺陷主要分为以下几类：
1.结构缺陷：由于碳和硅的原子半径不同，导致晶格结构不稳定，
容易产生空位、间隙原子等缺陷。
2.表面缺陷：碳化硅表面容易形成悬挂键、吸附物等缺陷，这些缺
陷会影响碳化硅的化学性质和物理性质。
3.杂质缺陷：碳化硅中常见的杂质包括氮、氢、氧等，这些杂质可
以在制备过程中引入或在后续处理中吸附在碳化硅表面或晶格中，形成相应的缺陷。
4.热缺陷：在高温下，碳化硅的原子会发生热振动，导致晶格结构
中的原子位置发生变化，形成热缺陷。
这些缺陷的存在会影响碳化硅的性能，因此在制备和使用碳化硅材料时需要采取相应的措施来控制缺陷的产生和影响。
第四章多晶硅的制备及其缺陷和杂质近年来围绕太阳能级硅制备的新工艺、新技术及设备等方面的研究非常的活跃，并出现了许多研究上的新成果和技术上的突破，那么到现在为止研究的比较多且已经产业化或者今后很有可能产业化的廉价太阳能级硅制备新工艺主要是以下几种：4.1 冶金级硅的制备硅是自然界分布最广泛的元素之一，是介于金属和非金属之间的半金属。
在自然界中，硅主要是以氧化硅和硅酸盐的形态存在。
以硅石和碳质还原剂等为原料经碳热还原法生产的含硅97%以上的产品，在我国通称为工业硅或冶金级硅[1, 2]。
在工业硅生产中，是以硅石为原料，在电弧炉中采用碳热还原的方式生产冶金级硅。
冶金级硅的杂质含量一般都比较得高。
冶金级硅一般用于如下3个方面[2]：（1）杂质比较高一点的冶金级硅一般用来生产合金，如硅铁合金、硅铝合金等，这部分约消耗了硅总量的55%以上；（2）杂质比较低一点的冶金级硅一般用于在有机硅生产方面，这一部分将近消耗了硅总量的40%；（3）剩下的5%经过进一步提纯后用来生产光纤、多晶硅、单晶硅等通讯、半导体器件和太阳能电池。
以上三个方面中，其产品附加值各有不同，其中最后的一部分所产生的附加值最大。
1冶金级硅生产工艺目前国内外的工业硅生产，大多是以硅石为原料，碳质原料为还原剂，用电炉进行熔炼。
不同规模的工业硅企业生产的机械化自动化程度相差很大。
大型企业大都采用大容量电炉，原料准备、配料、向炉内加料、电机压放等的机械化自动化程度高、还有都有独立的烟气净化系统。
中小型企业的电炉容量较小，原料准备和配料等过程比较简单，除采用部分破碎筛分机械外，不少过程，如配料，运料和向炉内加料等都是靠手工作业完成。
无论大型企业还是中小型企业，生产的工艺过程都可大体分为原料准备、配料、熔炼、出炉铸锭和产品包装等几个部分，如图4-1所示为工业硅的生产工艺流程图[3]。
工业硅生产过程中一般要做好以下几个方面。
(1)经常观察炉况，及时调整配料比，保持适宜的SiO2与碳的分子比，适宜的物料粒度和混匀程度，可防止过多的SiC生成。
说说咱的“硅”东西（一）地球里的硅硅，在元素周期表中的序号是14，相对原子量为28。
常温下是固体，熔点是1410~1414度，沸点则高得很，要2355度，摄氏哦。
许多人都知道，硅在地壳中的含量，仅次于氧。
如果大家同意氧不能算作矿物质的话，那么，硅就是地壳中含量最丰富的矿物质，它在地壳中的丰度达到27.7%！也就是说，由一百多种元素组成的地壳，硅占了四分之一还多！硅在地壳中，主要以各种各样的氧化物和硅酸盐形式存在。
最常见的氧化物是石英，成分是二氧化硅，水晶是石英的一种特殊存在形式。
此外，云母、石棉、石榴石等，都是硅酸盐。
硅第一次被分离成单质，是在1823年，由瑞典化学家贝采乌里斯用金属钾和氟化硅还原得到的。
而纯净的硅元素结晶，则据说是由法国的无机化学家德维尔在1854年制取的。
现在，一般得到硅是用石英和碳在高温下还原来进行的。
不过，这样得到的硅通常称为金属硅，国内也叫工业硅。
因为硅由于呈蓝灰色且带有金属光泽，起初被认为是金属。
后来，才知道硅是半导体。
被误认为是金属的原因是由于金属硅的导电性，这是由于硅里所带有的金属杂质引起的，因为里面含有不少的铁、铝、钙等金属元素,造成了金属硅的导电性。
在二次大战期间，作为雷达电波的探测器，开始对硅整流器进行了深入的研究。
也是那个时候，才弄清了硅原来是半导体，从此，确定了今天电子时代与信息时代的基础。
半导体里的硅知道了硅是半导体后，人们开始利用硅来制作各种器件。
硅器件需要很纯的晶体硅，晶体硅的提纯技术经过了不少周折，形成了现在的CZ直拉单晶法和悬浮区熔法。
目前，可以得到纯度为12N（99.9999999999%）的硅材料，但通常，只要能够到10N，就可以满足大部分集成电路的需要了。
如果硅的纯度不够，做不了半导体器件，不过完全的纯硅虽然是半导体，但因为载流子浓度太低，所以也没有什么实际作用。
真正半导体的重要性质，就是一旦掺杂有施主（N型）或受主杂质（P型）后，载流子的数量急剧增多，才能具备能够被人们使用的半导体的特性。
单晶硅中可能出现的各样缺点缺点，是关于晶体的周期性对称的损坏，使得实质的晶体偏离了理想晶体的晶体构造。
在各样缺点之中，有着多种分类方式，假如依据缺点的维度，能够分为以下几种缺陷：点缺点：在晶体学中，点缺点是指在三维尺度上都很小的，不超出几个原子直径的缺点。
其在三维尺寸均很小，只在某些地点发生，只影响周边几个原子，有被称为零维缺陷。
线缺点：线缺点指二维尺度很小而第三维尺度很大的缺点，也就是位错。
我们能够经过电镜等来对其进行观察。
面缺点：面缺点常常发生在两个不一样相的界面上，或许同一晶体内部不一样晶畴之间。
界面两边都是周期摆列点阵构造，而在界面处则出现了格点的错位。
我们能够用光学显微镜观察面缺点。
体缺点：所谓体缺点，是指在晶体中较大的尺寸范围内的晶格摆列的不规则，比方包裹体、气泡、空洞等。
一、点缺点点缺点包含空位、空隙原子和微缺点等。
1、空位、空隙原子点缺点包含热门缺点（本征点缺点）和杂质点缺点（非本征点缺点）。
热门缺点此中热点缺点有两种基本形式：弗仑克尔缺点和肖特基缺点。
单晶中空位和空隙原子在热均衡时的浓度与温度有关。
温度愈高，均衡浓度愈大。
高温生长的硅单晶，在冷却过程中过饱和的空隙原子和空位要消逝，其消逝的门路是：空位和空隙原子相遇使复合消逝；扩散到晶体表面消逝；或扩散到位错区消逝并惹起位错攀移。
空隙原子和空位当前还没有法察看。
杂质点缺点A、替位杂质点缺点，如硅晶体中的磷、硼、碳等杂质原子B、空隙杂质点缺点，如硅晶体中的氧等点缺点之间相互作用一个空位和一个空隙原子联合使空位和空隙原子同时湮灭（复合），两个空位形成双空位或空位团，空隙原子聚成团，热门缺点和杂质点缺点相互作用形成复杂的点缺点复合体等。
2、微缺点产生原由假如晶体生长过程中冷却速度较快，饱和热门缺点齐集或许他们与杂质的络合物凝集而成空隙型位错环、位错环团及层错等。
Cz硅单晶中的微缺点，多半是各样形态的氧化物积淀，它们是氧和碳等杂质，在晶体冷却过程中，经过均质成核和异质成核机理形成。
单晶硅中可能出现的各种缺陷分析缺陷，是对于晶体的周期性对称的破坏，使得实际的晶体偏离了理想晶体的晶体结构。
在各种缺陷之中，有着多种分类方式，如果按照缺陷的维度，可以分为以下几种缺陷：点缺陷：在晶体学中，点缺陷是指在三维尺度上都很小的，不超过几个原子直径的缺陷。
其在三维尺寸均很小，只在某些位置发生，只影响邻近几个原子，有被称为零维缺陷。
线缺陷：线缺陷指二维尺度很小而们可以通过电镜等来对其进行观测。
面缺陷：面缺陷经常发生在两个不同相的界面上，或者同一晶体内部不同晶畴之间。
界面两边都是周期排列点阵结构，而在界面处则出现了格点的错位。
我们可以用光学显微镜观察面缺陷。
体缺陷：所谓体缺陷，是指在晶体中较大的尺寸范围内的晶格排列的不规则，比如包裹体、气泡、空洞等。
一、点缺陷点缺陷包括空位、间隙原子和微缺陷等。
1、空位、间隙原子点缺陷包括热点缺陷（本征点缺陷）和杂质点缺陷（非本征点缺陷）。
1.1热点缺陷其中热点缺陷有两种基本形式：弗仑克尔缺陷和肖特基缺陷。
单晶中空位和间隙原子在热平衡时的浓度与温度有关。
温度愈高，平衡浓度愈大。
高温生长的硅单晶，在冷却过程中过饱和的间隙原子和空位要消失，其消失的途径是：空位和间隙原子相遇使复合消失；扩散到晶体表面消失；或扩散到位错区消失并引起位错攀移。
间隙原子和空位目前尚无法观察。
1.2杂质点缺陷A、替位杂质点缺陷，如硅晶体中的磷、硼、碳等杂质原子B、间隙杂质点缺陷，如硅晶体中的氧等1.3点缺陷之间相互作用一个空位和一个间隙原子结合使空位和间隙原子同时湮灭（复合），两个空位形成双空位或空位团，间隙原子聚成团，热点缺陷和杂质点缺陷相互作用形成复杂的点缺陷复合体等。
2、微缺陷2.1产生原因如果晶体生长过程中冷却速度较快，饱和热点缺陷聚集或者他们与杂质的络合物凝聚而成间隙型位错环、位错环团及层错等。
Cz硅单晶中的微缺陷，多数是各种形态的氧化物沉淀，它们是氧和碳等杂质，在晶体冷却过程中，通过均质成核和异质成核机理形成。
单晶硅中可能出现的各种缺陷缺陷，是对于晶体的周期性对称的破坏，使得实际的晶体偏离了理想晶体的晶体结构。
在各种缺陷之中，有着多种分类方式，如果按照缺陷的维度，可以分为以下几种缺陷：点缺陷：在晶体学中，点缺陷是指在三维尺度上都很小的，不超过几个原子直径的缺陷。
其在三维尺寸均很小，只在某些位置发生，只影响邻近几个原子，有被称为零维缺陷。
线缺陷：线缺陷指二维尺度很小而第三维尺度很大的缺陷，也就是位错。
我们可以通过电镜等来对其进行观测。
面缺陷：面缺陷经常发生在两个不同相的界面上，或者同一晶体内部不同晶畴之间。
界面两边都是周期排列点阵结构，而在界面处则出现了格点的错位。
我们可以用光学显微镜观察面缺陷。
体缺陷：所谓体缺陷，是指在晶体中较大的尺寸范围内的晶格排列的不规则，比如包裹体、气泡、空洞等。
一、点缺陷点缺陷包括空位、间隙原子和微缺陷等。
1、空位、间隙原子点缺陷包括热点缺陷（本征点缺陷）和杂质点缺陷（非本征点缺陷）。
1.1热点缺陷其中热点缺陷有两种基本形式：弗仑克尔缺陷和肖特基缺陷。
单晶中空位和间隙原子在热平衡时的浓度与温度有关。
温度愈高，平衡浓度愈大。
高温生长的硅单晶，在冷却过程中过饱和的间隙原子和空位要消失，其消失的途径是：空位和间隙原子相遇使复合消失；扩散到晶体表面消失；或扩散到位错区消失并引起位错攀移。
间隙原子和空位目前尚无法观察。
1.2杂质点缺陷A、替位杂质点缺陷，如硅晶体中的磷、硼、碳等杂质原子B、间隙杂质点缺陷，如硅晶体中的氧等1.3点缺陷之间相互作用一个空位和一个间隙原子结合使空位和间隙原子同时湮灭（复合），两个空位形成双空位或空位团，间隙原子聚成团，热点缺陷和杂质点缺陷相互作用形成复杂的点缺陷复合体等。
2、微缺陷2.1产生原因如果晶体生长过程中冷却速度较快，饱和热点缺陷聚集或者他们与杂质的络合物凝聚而成间隙型位错环、位错环团及层错等。
Cz硅单晶中的微缺陷，多数是各种形态的氧化物沉淀，它们是氧和碳等杂质，在晶体冷却过程中，通过均质成核和异质成核机理形成。
