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如何提升单晶炉拉晶品质
2024-04-23

单晶硅炉拉晶是生产太阳能级硅棒或半导体级硅棒的关键步骤,该过程需要在精确控制的温度条件下进行,温度对晶棒质量和拉晶速度的影响很大。

在拉晶过程中,如果炉内温度梯度太大,会导致硅熔体在凝固时形成不均匀的晶粒,影响晶棒的晶体结构完整性。适当的温度梯度有助于形成均匀、缺陷少的单晶结构。

单晶硅的熔点较高,通常在1400°C1500°C之间。必须精确控制温度,以确保硅熔化并保持稳定的熔融状态,从而有利于晶体生长。在一定范围内,提高温度可以增加拉晶速度,因为硅熔体的流动性增强。但是,如果温度过高,可能会导致硅熔体过于活跃,使得晶体生长速度快于拉速,容易形成裂纹或杂质。为了实现稳定的拉晶速度,需要找到合适的温度范围,使得熔体的流动性和晶体的生长速度与提拉速度相匹配。因此,可以在单晶炉水冷壁上涂刷ZS-233高温反射涂料或ZS-1061耐高温远红外辐射涂料对拉晶温度进行微调。

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当上炉室室内温度偏低时可以选用ZS-233高温反射涂料:涂料耐温最高可以达到1800℃,成膜溶液采用高温固相固化的水性黏合剂,填料选用经特殊处理合成的具有很强的红外屏蔽、发射和反射合成材料如氧化钛、尖晶石、多种微粉金属氧化物、α-鳞硼石英、以及钇系稀土氧化物和镧系稀土氧化物等。以上所有材料的粒径为5μm以下的棱面结构,对红外线反射有很好的效果。ZS-233高温热反射涂料涂刷在水冷壁表面有很好的红外线隔离性,有效减少水冷壁单位时间内的热吸收量,防止因热量散失太快导致拉晶温度偏低,保障拉晶品质。

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当上炉室室内温度偏高时可以选用ZS-1061耐高温远红外辐射涂料:涂料耐温最高可以达到1800℃,涂料采用过渡族元素氧化物和氧化锆、二氧化锰、三氧化铁、硅酸盐耐火材料,高温掺杂形成固溶体等。因内部温度偏高,需要加速水冷壁对热量的吸收,达到温度快速调节的目的,在水冷壁上涂刷后可以吸收内部辐射和对流热,增加水冷壁的热吸收率,让炉室内部温度快速降至合理范围,提升拉晶品质。

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综上所述,单晶硅炉拉晶时的温度控制是确保晶棒质量和拉晶速度的关键因素。操作人员需要根据具体的炉体特性和硅棒要求,精确控制炉内温度,以实现高质量的单晶硅棒生产。

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