单晶硅衬底对Si-Al合金中块体硅生长的影响

作     者：张鸣 Benson Kihono Njuguna 谭毅 李佳艳 ZHANG Ming;Benson Kihono Njuguna;TAN Yi;LI Jiayan

作者机构：大连理工大学材料科学与工程学院辽宁大连116024 

出 版 物：《热加工工艺》 (Hot Working Technology)

年 卷 期：2022年第51卷第7期

页      面：66-71页

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51574057) 

主　　题：Si-Al合金 单晶硅衬底 类单晶硅 

摘      要：硅与合金熔体的分离及合金元素的回收再利用一直是限制Si-Al合金凝固精炼工艺进一步应用的关键问题。本文采用温度梯度区域熔炼方法在Si-Al合金中生长块体硅。通过在合金熔体的底部引入单晶硅衬底,研究单晶衬底对于块体硅生长的形貌及杂质分布的影响。结果表明,单晶硅衬底的添加降低了合金熔体的温度梯度,块体硅以平直界面向上生长,生长速率明显变慢。在温度梯度2.4 K/mm和生长时间240 min时,块体硅的生长速率由石墨坩埚上的0.108μm/s下降至Si(100)衬底上的0.075μm/s。在相同的温度梯度和生长时间内,块体硅在Si(100)衬底上的生长速率明显快于Si(111)衬底。单晶硅衬底在块体硅生长过程中起到籽晶的作用。