Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Use of computer modeling for defect engineering in Czochralski silicon growth

Artemyev Vladimir, Smirnov Andrey, Kalaev Vladimir, Mamedov Vasif, Sid'ko A., Wejrzanowski Tomasz, Grybczuk Mateusz, Dold Peter, Kunert Roland

Journal of Power Technologies

|

2019

|

Vol. 99, nr 2

163--169

EN

The yield and quality of silicon wafers are mostly determined by defects, including grain boundaries, dislocations, vacancies, interstitials, and vacancy and oxygen clusters. Active generation and multiplication of dislocations during Czochralski monosilicon crystal growth is almost always followed by a transition to multicrystalline material and is called structure loss. Possible factors in structure loss are related to high thermal stresses, fluctuations of local crystallization rate caused by melt flow turbulence, melt undercooling and incorporation of solid particles from the melt into the crystal. Experimental analysis of dislocation density distributions in grown crystals contributes to an understanding of the key reasons for structure loss: particle incorporation at the crystallization front and strong fluctuations of crystallization rate with temporal remelting. Comparison of experimental dislocation density measurements and modeling results calculated using the Alexander-Haasen model showed good agreement for silicon samples. The Alexander-Haasen model provides reasonably accurate results for dislocation density accompanying structure loss phenomena and can be used to predict dislocation density and residual stresses in multicrystalline Czochralski silicon ingots, which are grown for the purpose of manufacturing polysilicon rods for Siemens reactors and silicon construction elements.

2

The Effect of Cooling Rate on Properties of Intermetallic Phase in a Complex Al-Si Alloy

Tupaj M., Orłowicz A. W., Mróz M., Trytek A., Markowska O.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 3

125--128

EN

The cooling rate is one of the main tools available to the process engineer by means of which it is possible to influence the crystallisation process. Imposing a desired microstructure on a casting as early as in the casting solidification phase widens significantly the scope of technological options at disposal in the process of aluminium-silicon alloy parts design and application. By changing the cooling rate it is possible to influence the course of the crystallisation process and thus also the material properties of individual microstructure components. In the study reported in this paper it has been found that the increase of cooling rate within the range of solidification temperatures of a complex aluminium-silicon alloy resulted in a decrease of values of the instrumented indentation hardness (HIT) and the instrumented indentation elastic modulus (EIT) characterising the intermetallic phase occurring in the form of polygons, rich in aluminium, iron, silicon, manganese, and chromium, containing also copper, nickel, and vanadium. Increased cooling rate resulted in supersaturation of the matrix with alloying elements.

3

Constitutional Supercooling in Czochralski Growth of Heavily Doped Silicon Crystals

Friedrich J., Stockmeier L., Müller G.

Zeszyty Historyczne Politechniki Warszawskiej

|

2014

|

z. 16

99--106

EN

This study analyses the phenomenon of constitutional supercooling, which is one of the major problems in industrial growth of heavily doped (> 1020 atoms/cm3) silicon crystals by the Czochralski technique. The systematic study is based on theoretical models and experimental data considering the effect of three important dopants (B, P, and As) in dependence of the relevant growth parameters for the Czochralski process. Based on these results, conclusions will be drawn for the stability limits of the Czochralski growth of dislocation-free heavily doped silicon crystals in dependence of the doping species and their concentration.

4

Modification of Silicon Crystals in the Al-Si Coating by means of Heat Treatment

Wróbel A., Kucharska B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2010

|

Vol. 55, iss. 1

205-210

EN

The paper presents the results of iiwestigation into the improvement of the ąuality of protective coatings applied in the automotive industry. Coating was dip applied on steel. The main application of the coatings are the exhaust system parts, which must be characterized by adeąuate anticorrosive properties, while maintaining high plasticity (during the finał forming of the part). The addition of silicon increases the service temperaturę of coatings, but, at the same time, lowers the plastic properties of the alloy. Large sharp-edged Si crystals in a dip coating are preferential locations of coating decohesion during the plastic forming of parts. The large difference in hardness between aluminium and silicon may cause numerous Si crystals chipping out from the matrix during plastic forming, causing a discontinuity in the protective coating, and hence an impairment in its anticorrosive properties. By means of heat treatment, a modification to the morphology of silicon crystals was madę with the aim of improving the plasticity of the coating. An industrial Al-Si coating was subjected to the two-stage heat treatment process. An Al-Si coating (containing approx. 7 wt Si) was investigated for the possibility of optimizing the structure with the aim of improving the deformability under the conditions of press forming of products. Two-stage heat treatment was applied, as a result of which some reduction of the volumetric fraction of silicon crystals was obtained, along with the change of their morphology to a new one, morę advantageous from the point of view of plastic forming. The change of the coating microstructure did not result in any increment in intermetallic phases responsible for coating adhesion. In the investigation, microscopic techniąues and computer image analysis (Image ProPlus for Windows) were used. In addition, the scratch test (Scratch Tester) was performed. The investigation carried out has shown that, as a result of heat treatment, part of Si from crystals have passed to the solution, while the remaining crystals have undergone a slight size reduction and rounding, which has a favourable effect on the plastic properties of the alloy.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących poprawy jakości stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym powłok ochronnych Al-Si. Powłoki nakładane są na stal metodą zanurzeniową. Głównym przeznaczeniem powłok są elementy układów wydechowych, które muszą charakteryzować się dobrymi własnościami antykorozyjnym przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej plastyczności (podczas formowania finalnego elementu). Dodatek krzemu podwyższa maksymalną temperaturę eksploatacji powłok, ale jednocześnie obniża własności plastyczne stopu. Duże, ostrokrawędziowe kryształy Si w powłoce zanurzeniowej są preferencyjnymi miejscami dekohezji powłoki podczas formowania plastycznego detali. Duża różnica w twardości, między aluminium a krzemem, podczas formowania plastycznego może powodować również wykruszanie twardych kryształów Si z osnowy powodując nieciągłość warstwy ochronnej, a co za tym idzie, obniżenie własności antykorozyjnych powłoki. Na drodze obróbki cieplnej dokonano zmiany morfologii kryształów krzemu w celu poprawy plastyczności powłoki. W pracy badano technologiczną powłokę Al-Si (zawierającą 7% wag. Si) pod kątem możliwości optymalizacji struktury na potrzeby poprawy odkształcalności w warunkach tłoczenia wyrobów. Zastosowano dwuetapową obróbkę cieplną, w wyniku której uzyskano pewne zmniejszenie udziału objętościowego kryształów krzemu oraz zmianę ich morfologii na bardziej korzystną, z punktu widzenia formowania plastycznego. Zmiana mikrostruktury powłoki nie spowodowała przyrostu warstwy faz międzymetalicznych odpowiedzialnych za adhezję powłoki. W badaniach wykorzystano techniki mikroskopowe (mikroskop optyczny i scanningowy) oraz komputerową analizę obrazu (Image ProPlus for Windows). Dodatkowo przeprowadzono test rysy (Scratch Tester). Przeprowadzone badania wykazały, że w wyniku obróbki cieplnej część krzemu z kryształów przeszła do roztworu, natomiast pozostałe kryształy uległy niewielkiemu zmniejszeniu i wyobleniu, co korzystnie wpływa na własności plastyczne stopu.

5

Zmiany mikrostruktury kompozytu silumin-grafit wywołane oddziaływaniem wiązki laserowej.

Czujko T., Przetakiewicz W., Zasada D., Kalita W., Hoffman J.

Inżynieria Materiałowa

|

1999

|

R. XX, nr 5

386-389

PL

Kompozyt typu silumin nadeutektyczny (modyfikowany) - grafit niklowany (o udziale objętościowym ok. 5%) poddano oddziaływaniu wiązki laserowej, symulując w ten sposób proces spawania lub głębokiego przetapiania warstwy wierzchniej. Z uwagi na dużą szybkość chłodzenia obszaru przetopionego, uzyskano w nim mikrostrukturę zdecydowanie odmienną od wyjściowej. W zależności od położenia analizowanego miejsca (obszar przetopiony, 'strefa wtopienia'), różny jest stopień 'zamrożenia' mikrostruktury krystalizującego siluminu, w efekcie różnic gradientów temperatury. Pierwotne kryształy Si zamiast postaci poliedrycznej (o średnicy 10-20 mikrometrów) przyjmują zasadniczo kształt płatków (w przekroju zbliżony do włóknistego) o średnicy mieszczącej się na ogół w przedziale 50-100 mikrometrów i losowej orientacji. Kryształów o budowie ziarnistej obserwuje się niewiele. W obszarze przetopionym (w 'spoinie') udział cząstek grafitu jest zdecydowanie mniejszy w porównaniu do materiału rodzimego.

EN

The hypereutectic modified silumin composite nickel plated graphite (volume part about 5%) was affected by laser beam in this way, welding or deep melting of surface layer was simulated. In connection with a large cooling rate of the melted area, decisively different melt microstructure than base material, was obtained. Depending on the site of analysed area (melt, boundary of melt) and a freezing degree of the silumin microstructure crystallinity was different as the effect of temperature gradients differences. Primary silicon crystals - instead of polyhedral structure (with grain diameter 10-20 micrometers) - basically obtain the flake shape (in cross-section approached to fibre shape) with a diameter between 50 and 100 micrometers and random orientation. In the melted area, (in the 'weld') the volume part of graphite particles is decisively lesser in comparison with the base material.