Vol.27 No.1 陈亚军等：A1%Si单晶制备工艺及微观组织分析 ·53· (a) 晶体生长方向 1.0mm 1.0 mm 图6单晶生长过程中型壁生核图.()横截面；)纵截面 Fig.6 Edge nucleation of single crystal growth:(a)transverse;(b)longitudinal 等有影响，所以应当尽量避免其出现.新晶粒出 形核创造了条件.或者固液界面前沿的外来核 现的原因及避免措施如下： 心，创造了非自发形核的条件.要得到理想的单 (1)由于工艺参数特别是拉速的不稳定，而造 晶组织，必须尽量控制液态合金的形核能力，除 成了随机扰动，扰动在一定时间内会逐渐变大， 了保证单向散热，避免侧面型壁生核以外，提高 使固液界面前沿出现不均匀的温度起伏，造成有 液态金属的纯净度，减少氧化、吸气形成的杂质 的地方过冷度较大，给新晶体的形核创造了条 的污染是用来控制形核能力的有效措施.所以在 件，所以在实验过程中应保持工艺参数和实验过 熔炼金属的过程中，应尽量提高真空度，达到净 程尽可能稳定， 化金属，控制形核能力的目的. (2)在安装引锭杆时，其轴心可能和结晶器轴 另外，保证足够高的温度梯度，从而避免在 心不重合，冷却水对引锭杆的冷却可能造成结晶 固液界面前沿出现成分过冷和外来核心形核，也 器周围温度小范围的不均匀，温度比较低的地方 是保持柱状晶稳定生长的有效措施 为型壁生核创造了条件，这一问题应该在设备安 3.3硅在铝基体中的分布形态 装过程中解决. 对所得单晶制品取样，在扫描电镜下观察， (3)在晶体生长过程中，固液界面前沿要发生 析出硅在铝基体当中的分布形态，如图7所示. 溶质再分配，从而造成一定程度的成分过冷，为 由于在熔炼过程中，没有熔化完全的硅颗粒 图7硅在铝单晶基体中的分布形态 Fig.7 Distribution of Si particles in Al single crystal matrix一 陈 亚 军等 卜 单 晶 制 备 工 艺 及 微观组织 分 析 体生长方向晶 图 单 晶生 长 过 程 中型壁 生 核 图 横截面 纵截面 馆 伪 恤 等 有 影 响 ， 所 以应 当尽 量 避 免其 出现 新 晶粒 出 现 的原 因及 避 免措 施 如 下 由于 工 艺参数 特 别 是 拉速 的不稳 定 ， 而 造 成 了随机 扰 动 ， 扰 动 在 一 定 时 间 内会 逐 渐 变 大 ， 使 固液 界面 前 沿 出现 不均 匀 的温度起 伏 ， 造 成 有 的地 方 过 冷 度 较 大 ， 给 新 晶体 的形 核 创 造 了条 件 所 以在 实验 过程 中应 保 持 工 艺参数和 实验 过 程 尽 可 能稳 定 在 安装 引锭 杆 时 ， 其轴 心 可 能和 结 晶器轴 心 不重 合 ， 冷 却 水对 引锭 杆 的冷 却 可 能造 成 结 晶 器 周 围温度 小范 围 的不均 匀 ， 温 度 比较低 的地 方 为型壁 生核 创 造 了条件 这 一 问题 应 该 在 设 备安 装 过 程 中解 决 在 晶体 生 长 过程 中 ， 固液 界面 前 沿 要 发 生 溶 质 再 分 配 ， 从 而 造 成 一 定 程 度 的成 分 过 冷 ， 为 形 核 创 造 了条 件 或 者 固液 界 面 前 沿 的外 来 核 心 ， 创 造 了非 自发 形 核 的条件 要 得 到 理 想 的单 晶组 织 ， 必 须 尽 量 控 制 液 态 合 金 的形 核 能 力 除 了保 证 单 向散 热 ， 避 免侧 面 型壁 生 核 以外 ， 提 高 液 态 金 属 的纯 净 度 ， 减 少氧 化 、 吸气 形 成 的杂质 的污 染 是用 来控 制 形 核 能力 的有 效措 施 所 以在 熔 炼 金 属 的过 程 中 ， 应 尽 量提 高真 空度 ， 达 到 净 化 金 属 ， 控 制 形 核 能 力 的 目的 另 外 ， 保 证 足 够 高 的温度 梯 度 ， 从 而避 免 在 固液界面 前 沿 出现 成 分 过 冷 和 外 来 核 心 形核 ， 也 是保 持 柱 状 晶稳 定 生长 的有 效措 施 硅 在 铝 基 体 中的 分 布 形 态 对 所 得 单 晶制 品取 样 ， 在 扫 描 电镜 下 观 察 ， 析 出硅 在 铝基 体 当 中 的分 布 形 态 ， 如 图 所 示 由于 在熔 炼 过 程 中 ， 没 有熔 化 完全 的硅 颗 粒 图 硅在 铝 单 晶 基体 中的分 布形 态 币 血