一种四节式炭素材料组合坩埚的利记博彩app
【专利摘要】一种四节式炭素材料组合坩埚，包括炭-炭坩埚（4）、石墨坩埚（5），所述炭-炭坩埚（4）由炭-炭坩埚上段（1）、炭-炭坩埚中段（2）和炭-炭坩埚下段（3）构成，炭-炭坩埚上（1）、炭-炭坩埚中（2）、炭-炭坩埚下（3）圆周方向分别均布有孔径为3～30mm的通孔。本实用新型结构简单，操作方便，能够有效地减轻去除石英坩埚残体时对组合埚的损伤，延长组合埚的使用寿命；此外，炭-炭坩埚上（1）、炭-炭坩埚中（2）、炭-炭坩埚下（3）圆周方向分别均布有通孔，更有利于辐射热的传递，提高了能量利用率。
【专利说明】一种四节式炭素材料组合坩埚
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及硅单晶炉热场装备技术，尤其涉及一种四节式炭素材料组合坩埚，属于光伏太阳能硅单晶制造【技术领域】。
技术背景
[0002]半导体硅单晶，大约85%是采用直拉(Czochralski)法(简称CZ法)制造。CZ法硅单晶生长过程为:将多晶硅装入石英坩埚内，加热熔化，然后将熔硅稍微降温，给予一定的过冷度，将一支特定晶向的硅单晶体(称做籽晶)与熔体硅接触，通过调整熔体的温度和籽晶向上提升速度，使籽晶放肩长大至目标直径时，调整提升速度，使单晶体以恒定的直径生长，生长过程接近完成时，通过增加晶体的提升速度和调整对埚的供热，使晶体直径渐渐减少形成一个锥体，当锥尖足够小时，晶体就会与熔体脱离，从而完成晶体的生长过程。在单晶硅棒拉制过程中，炉内温度高达1500°C左右，此时，石英坩埚变软，要靠外面的坩埚承托，拉晶后残留的石英坩埚常紧贴外面的承托坩埚内壁。
[0003]由于石英坩埚是一次性工装，必须逐炉更换，当坩埚为整体或整圆结构时，虽然拉晶时的整棒率和成晶率较高，但是石英坩埚的去除则较为困难，去除时甚至会损坏坩埚。当坩埚采用多瓣结构时，如石墨坩埚，其力学性能较差，石墨坩埚在高温环境中使用，要承托石英坩埚及原材料的重量，并且处于旋转状态，在外力的作用下容易破裂；多瓣石墨坩埚在使用过程中，其圆度还有可能发生变化，影响拉晶环境的稳定，整棒率和成晶率均受到影响，导致企业生产成本增加；此外，石墨坩埚的壁厚，加热器的热量传导到石英坩埚的少，造成热损失，响应速度较慢，能耗高。
实用新型内容
[0004]本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种四节式炭素材料组合坩埚，使用该组合坩埚，既便于清除石英坩埚残体，又能够提高电能的利用效率。
[0005]本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是:一种四节式炭素材料组合坩埚，包括炭-炭坩埚、石墨坩埚，其特征在于，所述炭-炭坩埚由炭-炭坩埚上段、炭-炭坩埚中段和炭-炭坩埚下段对接构成。
[0006]进一步,所述炭-炭i甘祸由炭-炭复合材料制成，炭-炭复合材料的密度=1.2?1.8g/cm3,炭-炭复合材料的的抗弯强度彡80Mpa。
[0007]进一步，所述石墨坩埚由等静压石墨制成，等静压石墨的密度彡1.78g/cm3，等静压石墨的抗弯强度彡35Mpa。
[0008]进一步，所述炭-炭坩埚上段、炭-炭坩埚中段、炭-炭坩埚下段圆周方向分别均布有2?150个通孔，孔径为3?30mm，加热器辐射光可以通过通孔直接对石英坩埚加热，使石英坩埚内的硅料快速熔化；此外，拉晶完毕，将组合坩埚取出，石墨坩埚与炭-炭坩埚分离，石英坩埚残体因其底部暴露在外，用钳工锤即可很容易地敲除石英坩埚残体；粘在炭-炭坩埚上的石英坩埚残体，可以用锐器通过炭-炭坩埚上的通孔敲碎而去除。
[0009]进一步，所述炭-炭坩埚和/或石墨坩埚的表面有抗氧化涂层，能够提高组合坩埚的抗氧化、抗腐蚀能力，从而提高组合坩埚的使用寿命；所述抗氧化涂层为SiC涂层，涂层厚度=4?100 μ m。
[0010]本实用新型与现有技术多瓣石墨坩埚相比，具有以下优点:(1)能量的利用率高，硅料熔化速度快，熔化时间短；(2)能够方便有效地去除石英坩埚残体；(3)如果其中某一节损坏了，只需更换相应的零件而不需更换整个坩埚，有利于降低生产成本；(4)结构简单，安装拆卸方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型四节式炭素材料组合坩埚的结构示意图；
[0012]图中:1-炭-炭坩埚上段，2-炭-炭坩埚中段，3-炭-炭坩埚下段，4-炭-炭坩祸，5-石墨樹祸。
【具体实施方式】
[0013]以下结合实例对本实用新型作进一步说明。
[0014]实施例1
[0015]本实施例包括炭-炭坩埚4，石墨坩埚5，所述炭-炭坩埚4由炭-炭坩埚上段1、炭-炭坩埚中段2和炭-炭坩埚下段3对接构成。
[0016]炭-炭?甘祸4由炭-炭复合材料制成，炭-炭复合材料的密度=1.2g/cm3,炭-炭复合材料的的抗弯强度为80Mpa。
[0017]石墨坩埚5由等静压石墨制成，等静压石墨的密度=1.78g/cm3，等静压石墨的抗弯强度=35Mpa。
[0018]炭-炭坩埚上段1、炭-炭坩埚中段2、炭-炭坩埚下段3圆周方向分别均布有150个通孔，孔径为3mm。
[0019]炭-炭坩埚4和石墨坩埚5的表面有抗氧化涂层，抗氧化涂层为SiC涂层，涂层厚度=4 u rn。
[0020]工作时，拉晶完毕，将组合坩埚取出，石墨坩埚5与炭-炭坩埚4分离，石英坩埚残体因其底部暴露在外，用钳工锤即可很容易地敲除石英坩埚残体；粘在炭-炭坩埚4上的石英坩埚残体，可以用锐器通过炭-炭坩埚4上的通孔敲碎而去除。
[0021]经实践使用，与现有技术的多瓣石墨坩埚相比(其他工艺参数不变)，本实用新型操作方便，硅料熔化速度快，熔化时间可缩短约2h，电能的利用率大大提高；能够方便有效地去除石英坩埚残体；使用寿命由原来的35?40炉，提高到60炉以上；此外，组合埚的圆度好且稳定，相对于多瓣埚拉晶，其整棒率提高4%?9%。
[0022]实施例2
[0023]本实施例与实施例1的区别仅在于，炭-炭复合材料的密度=1.5g/cm3,炭-炭复合材料的的抗弯强度为10Mpa ;等静压石墨的密度=1.80g/cm3，等静压石墨的抗弯强度=42Mpa ;炭-炭坩埚上段1、炭-炭坩埚中段2、炭-炭坩埚下段3圆周方向分别均布有100个通孔，孔径为6_ ;炭-炭坩埚4和石墨坩埚5的表面的抗氧化涂层SiC涂层的厚度=50 μ mo余同实施例1。
[0024]经实践使用，本实用新型与现有技术的多瓣石墨坩埚相比(其他工艺参数不变)，本实用新型操作方便，硅料熔化速度快，熔化时间缩短了 2.5h，电能的利用率大大提高；能够方便有效地去除石英坩埚残体；使用寿命由原来的35?40炉，提高到60炉以上；此外，组合埚的圆度好且稳定，相对于多瓣埚拉晶，其整棒率提高3%?10%。
[0025]实施例3
[0026]本实施例与实施例1的区别仅在于，炭-炭复合材料的密度=1.8g/cm3,炭-炭复合材料的的抗弯强度为130Mpa ;等静压石墨的密度=1.82g/cm3，等静压石墨的抗弯强度=48Mpa;炭-炭坩埚上段1、炭-炭坩埚中段2、炭-炭坩埚下段3圆周方向分别均布有2个通孔，孔径为30_ ;炭-炭坩埚4和石墨坩埚5的表面的抗氧化涂层SiC涂层的厚度=100 μ m。余同实施例1。
[0027]经实践使用，本实用新型与现有技术的多瓣石墨坩埚相比(其他工艺参数不变)，本实用新型操作方便，硅料熔化速度快，熔化时间缩短了 1.0h,电能的利用率大大提高；能够方便有效地去除石英坩埚残体；使用寿命由原来的35?40炉，提高到65炉以上；此外，组合埚的圆度好且稳定，相对于多瓣埚拉晶，其整棒率提高4%?11%。
[0028]实施例4
[0029]本实施例与实施例1的区别仅在于，炭-炭复合材料的密度=1.6g/cm3,炭-炭复合材料的的抗弯强度为IlOMpa ;等静压石墨的密度=1.81g/cm3，等静压石墨的抗弯强度=45Mpa ;炭-炭坩埚上段1、炭-炭坩埚中段2、炭-炭坩埚下段3圆周方向分别均布有96个通孔，孔径为10_ ;炭-炭坩埚4和石墨坩埚5的表面的抗氧化涂层SiC涂层的厚度=40 μ mo余同实施例1。
[0030]经实践使用，本实用新型与现有技术的多瓣石墨坩埚相比(其他工艺参数不变)，本实用新型操作方便，硅料熔化速度快，熔化时间缩短了 2.5h，电能的利用率大大提高；能够方便有效地去除石英坩埚残体；使用寿命由原来的35?40炉，提高到65炉以上；此外，组合埚的圆度好且稳定，相对于多瓣埚拉晶，其整棒率提高4%?11%
[0031]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何修改、变更以及等效结构变换，均仍属本实用新型技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.一种四节式炭素材料组合坩埚，包括炭-炭坩埚(4)、石墨坩埚(5)，其特征在于，炭-炭坩埚由炭-炭坩埚上段(I)、炭-炭坩埚中段(2)和炭-炭坩埚下段(3)对接构成。
2.根据权利要求1所述的四节式炭素材料组合坩埚，其特征在于:所述炭-炭坩埚(4)由炭-炭复合材料制成。
3.根据权利要求1所述的四节式炭素材料组合坩埚，其特征在于:所述石墨坩埚(5)由等静压石墨制成。
4.根据权利要求1或2或3所述的四节式炭素材料组合坩埚，其特征在于:所述炭-炭坩埚上段(I)、炭-炭坩埚中段(2)、炭-炭坩埚下段(3)圆周方向分别均布有2?150个通孔，孔径为3?30mm。
5.根据权利要求2所述的四节式炭素材料组合坩埚，其特征在于:所述炭-炭复合材料的密度=1.2?1.8g/cm3。
6.根据权利要求3所述的四节式炭素材料组合坩埚，其特征在于:所述等静压石墨的密度彡 1.78g/ cm3。
7.根据权利要求2或5所述的四节式炭素材料组合坩埚，其特征在于:所述炭-炭复合材料的的抗弯强度> 80Mpa。
8.根据权利要求3或6所述的四节式炭素材料组合坩埚，其特征在于:所述等静压石墨的抗弯强度彡35Mpa。
9.根据权利要求1所述的四节式炭素材料组合坩埚，其特征在于:所述炭-炭坩埚(4)和/或石墨坩埚(5)的表面有抗氧化涂层。
10.根据权利要求9所述的四节式炭素材料组合坩埚，其特征在于:所述抗氧化涂层为SiC涂层，涂层厚度=4?100 μ m。
【文档编号】C30B15/10GK204097595SQ201420512775
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月9日 优先权日:2014年9月9日
【发明者】刘俊锋, 闫卫东, 戴开瑛, 崔金 申请人:湖南南方搏云新材料有限责任公司