报告题目: 新型硅单晶铸造法
报告人: Kazuo Nakajima
报告时间: 2018年9月28日下午2点（第一讲）
（此讲座从10月8日开始每周一举行一次，直到10月底）
报告地点: 浙江大学玉泉校区硅材料国家重点实验室1号楼104会议室
邀请人: 杨德仁 院士
报告摘要:
在浙江大学期间，我将开展关于“研究和开发用于太阳能电池的新型Si单晶的铸造生长法，特别是非接触坩埚（NOC）法”方面的工作，以及开展相关的研究生课程和经验交流。
树枝状铸造方法通过控制晶体结构的方法获得高质量的铸造多晶硅，强烈地影响了现有的铸造方法。树枝状铸造法证明，通过控制坩埚底部的形核和初始阶段的晶体结构，可以大大提高铸造晶体的质量。从树枝状铸造法得到启发之后，已经开发出了通过控制晶体结构来生长Si锭的若干重要技术，包括准单晶铸造法，高效（HP）铸造法和NOC法等。我们在这方面积累了丰富的经验。
通过铸造方法生长的晶锭也存在这一个问题，晶体质量极限取决于坩埚壁的残余应力。为了解决这个问题，我们开发了NOC方法，即使用铸造炉制备高质量的大型Si单锭。由于NOC方法使用的是铸造炉，能极大地提高生产率，同时降低Si单锭生长的成本。在NOC方法中，Si熔体在其上部中心具有大的低温区域，以允许其内部的天然晶体生长而不与坩埚壁接触。低温区域是指熔融温度保持低于包围的Si熔体的区域。使用该方法，使用直径为50cm的坩埚可获得最大直径为45.0cm、直径比为0.90的最大单块。使用相同的太阳能电池结构和工艺，p型Czochralski（CZ）单晶的转换效率为19.1％，而NOC法的p型单晶的最高转换效率为19.14％（平均转换效率19.0％）。使用铸造炉，通过NOC方法首次获得具有CZ太阳能电池的转换效率的太阳能电池。浙江大学在基于铸造法生长高质量的均匀的大Si单锭方面有很好的研究基础，而且与NOC方法有共同的目标，即提高产量降低成本。我们的研究经验和基础将有助于在浙江大学继续开展硅单晶生长方面的工作，促进HP法，准单晶铸造法和NOC方法的进一步完善。
报告人简介:
Kazuo Nakajima教授是国际知名学者，在半导体材料和应用领域取得了国际公认的成就。Kazuo Nakajima教授研究的具体内容包括半导体晶体材料、太阳能电池、半导体相图、VI（Si和Ge）晶体的塑性变形及在晶体透镜等，这些研究对半导体晶体的生长和应用产生了深远的影响，主要包括以下几个方面：（1）Kazuo Nakajima教授开发了树枝状铸造法，获得了高质量的多晶硅和高效率的太阳能电池（创造了当时大型太阳能电池的世界最高纪录）；（2）开发了非接触坩埚（NOC）法来制备高质量的硅大单晶锭，并首次获得了具有与直拉法生长的单晶硅太阳能电池同等转换效率的太阳能电池；（3）制备了具有微观组成分布的SiGe多晶体，该晶体的太阳能电池具有比Si多晶太阳能电池更高的转换效率；（4）通过实验和理论确定了多元化合物半导体相图，并通过液相外延（LPE）法，最终生长出了InP上的InGaAsP和InGaAs外延层，对InGaAsP半导体激光器和InGaAs雪崩光电二极管的发展做出了巨大贡献；（5）发现了在熔点下进行塑性变形可以很容易地获得Si和Ge的晶体透镜，这些晶体透镜可使X射线设备小型化并能用在卫星上。
Kazuo Nakajima教授在30多年的研究中发表了350多篇论文，引用超过了5千多次；完成了近20部著作；拥有近35个授权专利。由于Kazuo Nakajima教授对半导体材料技术的发展和贡献，2011年获得了第五届亚洲晶体生长与晶体技术大会的杰出工程师奖；2014年又获得了日本晶体生长协会的贡献奖。
