Large- and small-angle grain boundaries in multi-crystalline silicon and implications for the evolution of grain boundaries during crystal growth

晶界 晶界强化 材料科学 电子背散射衍射 结晶学 位错 凝聚态物理 晶粒生长 平面(几何) 倾斜(摄像机) 几何学 粒度 微观结构 复合材料 物理 化学 数学
作者
Eva‐Regine Carl,A.N. Danilewsky,Marianne Germain,Tobias Geiger
出处
期刊:Journal of Applied Crystallography [International Union of Crystallography]
卷期号:47 (6): 1958-1965 被引量:8
标识
DOI:10.1107/s1600576714023061
摘要

A detailed study of twin-, large-angle and small-angle grain boundaries over a small volume of multi-crystalline silicon is presented on the basis of electron backscatter diffraction and synchrotron X-ray topography (SXRT) measurements. Identical areas ( ca 6 mm 2 ) of two nearest neighbour wafers from a directional solidified Si column were analysed in order to gain information about the evolution of grain boundaries during the crystal growth process. Therefore, the emphasis was placed on the evolution of one particular grain and its neighbouring grains. In the case of `straight line' Σ3 grain boundaries, no change is observed if the twin plane corresponds to a {211} plane. Significant changes are found for non-straight line boundaries: while curved Σ3 grain boundaries are formed and eliminated very frequently, the Σ9 and Σ27 a grain boundaries undergo only minor changes. By means of SXRT imaging, it is shown that the microstructure of the analysed grain exhibits numerous small-angle grain boundaries with angles in the range between 0.003 and 0.02°, corresponding to a theoretical dislocation density of the order of 10 7 –10 8 cm −2 . The experiments give evidence that the small-angle grain boundaries with the larger angles extend, while those with smaller angles vanish during growth.

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