空气耦合Lamb波在单晶硅中的传播特性和缺陷检测研究

来源：机械工程学报杂志2015年第12期北京时间：

作者：何存富, 刘岳鹏, 刘增华, 吴斌

单位：北京工业大学机械工程与应用电子技术学院 北京 100124

摘要：单晶硅是制造硅太阳能电池的主要材料之一，但其中的各类缺陷对其光电转换效率影响颇大。针对这些问题，采用空气耦合Lamb波检测方法对单晶硅产品的质量进行快速评价。理论计算Lamb波在各向异性的单晶硅中的频散曲线，得到Lamb波在不同方向上的理论速度分布；利用空气耦合超声传感器在(001)晶面的单晶硅中激励出A0模态的Lamb波，研究200 kHz频率下Lamb波的入射角度与信号幅值的关系，确定最优入射角度为13°。采用相位谱的方法计算A0模态的相速度，试验结果与理论值吻合良好。利用波包幅值法和相关函数法分别计算A0模态的群速度，结果说明相关函数法测得的群速度与理论值误差更小；采用扫描方法对单晶硅进行缺陷检测，通过计算接收信号与参考信号的相关系数，确定出缺陷的位置和大小。

关键词：Lamb波,单晶硅,空气耦合,缺陷检测,相关系数；

基金资助：国家自然科学基金(11372016, 51235001, 11272021)和北京市属高等学校高层次人才引进与培养计划(CIT&TCD201304048)资助项目