對于多晶硅和單晶硅光伏應用，氧是一個關鍵的雜質(zhì)問題，會導致氧化硅的形成，增加晶體硬度，使下游加工變得復雜。研究第一作者阿米爾·雷扎·安薩里·德茲福利(Amir Reza Ansari Dezfoli)指出，氧缺陷還會縮短體積壽命，增強位錯處的復合活動。

德茲福利表示，研究團隊專注于通過修改Czochralski(CZ)拉晶機中的加熱器設計來控制氧雜質(zhì)。他們發(fā)現(xiàn)，僅通過簡單改變加熱器設計配置，即可顯著降低氧原子濃度。

研究團隊首先通過模擬研究了加熱器設計和熱源分布，然后在實驗裝置上進行測試驗證。模擬基于直徑為200毫米、長度為700毫米的硅錠CZ晶體生長，采用四種不同的加熱器設計，加熱器由石墨制成，頂部長度從500毫米到200毫米不等。

實驗裝置使用了500毫米的加熱器高度(H1)，并通過傅里葉變換紅外光譜(FTIR)數(shù)據(jù)分析測量了錠中心線沿軸向晶體中的氧濃度。驗證比較證實了模擬和實驗數(shù)據(jù)之間的高度一致性。

研究得出結(jié)論，加熱器設計顯著影響溫度分布和熔體模式，進而影響氧氣分布及其傳輸機制。改變H1長度對氧氣分布有顯著影響。

目前，該團隊正在準備推出第一個離散模型，用于模擬CZ工藝中晶體起源粒子(COP)的形成和空洞缺陷的形成。這將為硅片生產(chǎn)行業(yè)提供基于模擬的質(zhì)量控制新可能性。

相關研究成果已發(fā)表于《熱能工程案例研究》雜志的《CZ硅生長中氧還原加熱器設計的工程見解》一文中。