專利名稱：單晶爐用熱屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及單晶爐熱系統(tǒng)中的一個重要裝置，具體是一種單晶爐用熱屏。
背景技術(shù)：
最早直拉硅單晶的熱系統(tǒng)是開放式的，主要靠加熱器的形狀結(jié)構(gòu)輔以外保溫筒保 溫形成的熱場拉制硅單晶?，F(xiàn)在的熱場已經(jīng)升級為封閉式的系統(tǒng)，包括石墨堝、加熱器、保 溫筒、保溫蓋、保溫材料及熱屏、爐底盤等，爐底盤的底部和周圍為保溫材料，保溫筒及保溫 筒外側(cè)的保溫材料支撐在爐底盤上，上、下保溫蓋安裝在保溫筒上，熱屏安裝在保溫蓋的蓋 口內(nèi)。熱屏的使用使熱系統(tǒng)成為封閉式熱系統(tǒng)，同時配以上、下保溫蓋的使用，有效的減小 了熱能損耗，保證熱能的充分利用；另外，熱屏的存在要能夠引導(dǎo)氬氣呈定向流動，保證硅 液及晶體周圍總是充滿最新鮮的氬氣，使硅單晶在周圍氣氛保護(hù)下生長。但是現(xiàn)在的熱屏 屏蔽效果不是很好，氬氣的定向流動速度最高只能達(dá)到2-8m/s，在單晶硅的生長過程中產(chǎn) 生的SiO等雜質(zhì)會沉積在外熱屏下頂部，影響硅單晶的生長環(huán)境，進(jìn)而影響硅單晶的收率 及質(zhì)量。本
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的是為了改善屏蔽效果，提高硅單晶的生長速度以及排除生長過程 中產(chǎn)生的SiO等雜質(zhì)，提供一種單晶爐用熱屏。本實(shí)用新型解決問題所采用的技術(shù)方案是一種單晶爐用熱屏，包括外熱屏、內(nèi)熱屏以及位于外熱屏和內(nèi)熱屏之間的保 溫層，所述的外熱屏和內(nèi)熱屏固定連接，外熱屏的錐度為0. 16-0. 23，內(nèi)熱屏的錐度為 0. 52-0. 63。所述的內(nèi)熱屏和外熱屏均采用等靜壓石墨制成。所述的保溫層的材料為軟氈。本實(shí)用新型的有益效果是通過調(diào)整內(nèi)外熱屏錐度，改變保溫層厚度，使屏蔽效果 更佳，硅單晶生長速度更快；外熱屏錐度變小，外熱屏底部略平，增大了氬氣流速，增強(qiáng)了 SiO等雜質(zhì)的揮發(fā)，改善了硅單晶的生長環(huán)境，提高了硅單晶收率及質(zhì)量。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是熱屏改進(jìn)前后通過模擬得到的晶體軸線上溫度分布圖。圖3是熱屏改進(jìn)前后通過模擬得到的熔體軸線上溫度分布圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于白了解，下面 結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。如圖1所示，一種單晶爐用熱屏，具有外熱屏1、內(nèi)熱屏2以及位于外熱屏1和內(nèi)熱屏之間2的保溫層3，外熱屏1和內(nèi)熱屏2固定連接，外熱屏1的錐度為0. 16-0. 23，內(nèi)熱屏 2的錐度為0. 52-0. 63，內(nèi)熱屏1和外熱屏2均采用等靜壓石墨制成，中間保溫層的材料為 軟氈。使用時先將外熱屏1、內(nèi)熱屏2對位預(yù)安裝，然后在外熱屏1、內(nèi)熱屏2之間填加所需 要的軟氈層，填完后合上外熱屏1和內(nèi)熱屏2，通過鉬螺絲4進(jìn)行固定，整個熱屏組裝好后安 放在保溫蓋5內(nèi)口上，這樣就形成一個封閉式的有利于硅單晶生長的熱系統(tǒng)。本實(shí)用新型中一個技術(shù)特征是外熱屏1錐度變小、內(nèi)熱屏2錐度變大，這使得保溫 層3更厚，熱屏的屏蔽效果更好，熱場的縱向溫度梯度更大，硅單晶生長速度更快。為了證 明本熱屏的上述有效性，在這里我們通過STR模擬軟件建立了一個模型，通過模擬得到了 改進(jìn)前后晶體軸線上溫度分布圖圖3和改進(jìn)前后熔體軸線上分布圖圖4，由圖3可知，改進(jìn) 后液固界面處晶體的溫度梯度較改進(jìn)前的溫度梯度大；由圖4可知，改進(jìn)前后液固界面熔 體的溫度梯度基本不變；根據(jù)方程Vcrys = 1/Pcrys ΔΗ{γ crys ( α Tcrys/ α η) - γ melt ( α Tlmelt/ α η)}計(jì)算得知改進(jìn)后晶體生長速度增大，實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了模擬結(jié)果是正確的。本實(shí)用新型中另一個技術(shù)特征是外熱屏1底部的設(shè)計(jì)略平、外熱屏1錐度變小，這 兩者的變化壓縮了外熱屏1與石墨堝壁之間的間距，使得流經(jīng)此處的氬氣流速加快(模擬 結(jié)果顯示氬氣平均流速由改進(jìn)前的2-8m/S增大到3-lOm/s)，硅熔化及硅單晶生長過程中 產(chǎn)生的SiO及其它雜質(zhì)更容易被帶走，以致這些雜質(zhì)在外熱屏1下頂部沉積的量減少，即使 有少量沉積，由于流道開口面積減小，SiO等雜質(zhì)掉入熔池中的概率也減小，從而改善了硅 單晶的生長環(huán)境，有利于硅單晶在良好晶格的狀態(tài)下生長，提高硅單晶收率及質(zhì)量，具有很 好的推廣利用價值。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述 的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還 會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型 要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種單晶爐用熱屏，包括外熱屏、內(nèi)熱屏以及位于外熱屏和內(nèi)熱屏之間的保溫層，其 特征在于所述的外熱屏和內(nèi)熱屏固定連接，外熱屏的錐度為0. 16-0. 23，內(nèi)熱屏的錐度為 0. 52-0. 63。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶爐用熱屏，其特征在于所述的內(nèi)熱屏和外熱屏均采用 等靜壓石墨制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶爐用熱屏，其特征在于所述的保溫層的材料為軟氈。
專利摘要本實(shí)用新型涉及單晶爐用熱屏，包括外熱屏、內(nèi)熱屏以及位于外熱屏和內(nèi)熱屏之間的保溫層，所述的外熱屏和內(nèi)熱屏固定連接，外熱屏的錐度為0.16-0.23，內(nèi)熱屏的錐度為0.52-0.63，所述的內(nèi)熱屏和外熱屏均采用等靜壓石墨制成，保溫層的材料為軟氈。本實(shí)用新型的有益效果是通過調(diào)整內(nèi)外熱屏錐度，改變保溫層厚度，使屏蔽效果更佳，硅單晶生長速度更快；外熱屏錐度變小，外熱屏底部略平，增大了氬氣流速，增強(qiáng)了SiO等雜質(zhì)的揮發(fā)，改善了硅單晶的生長環(huán)境，提高了硅單晶收率及質(zhì)量。
文檔編號C30B15/14GK201785546SQ20102053158
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)明者張勇 申請人:安徽中科太陽能有限公司