局部涂层石英坩埚制造技术

本实用新型专利技术提供一种局部涂层石英坩埚，属于坩埚制造技术领域。在坩埚本体的底部外侧涂覆有诱发析晶层，诱发析晶层由诱发析晶相物质组成，其中，诱发析晶相物质包括氧化钙、氧化镁、氧化钛、氧化钡、碳酸钡、氧化锆、氧化铝中的至少一种。在高温拉晶过程中，诱发析晶层的诱发析晶物质可引发坩埚本体底部的石英由玻璃态转变成晶体态，在石英玻璃态转变为晶体态过程中，体积变化很小，诱发析晶层附着牢固，不会导致坩埚本体的底部开裂，晶体态石英具有高致密性且活性较低，可有效提高坩埚本体底部强度，在硅单晶拉制收尾阶段，可有效抵抗高温导致的底部变形，提高拉晶产出，提高所述坩埚本体的使用效率，降低生产成本。

Locally coated quartz crucible

【技术实现步骤摘要】
局部涂层石英坩埚
本技术属于坩埚制造
，具体涉及一种局部涂层石英坩埚。
技术介绍
石英坩埚通常是Czochralski法(CZ法)拉制单晶硅棒的重要辅件。石英坩埚作为硅料的载体有着不可替代的作用。目前太阳能行业单晶硅拉制普遍采用带有水冷导流筒的单晶炉进行拉制，水冷导流筒可增加热场内部的温度梯度，可明显提高单晶硅的生长速度，但在单晶硅拉制收尾阶段，石英坩埚内硅液较少，水冷导流筒带走热量较多，需不断提高加热器功率进行温度补偿防止硅液结晶，过程中石英坩埚外侧温度逐渐增加，粘度下降，最终导致石英坩埚变形，造成收尾中断，同时无法再次加料来拉制多根晶棒，导致石英坩埚使用效率降低，生产成本增加。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种局部涂层石英坩埚，以解决现有技术中存在的单晶硅拉制过程在，石英坩埚底部容易变形，导致坩埚使用效率低、生产成本高的技术问题。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种局部涂层石英坩埚，包括坩埚本体，所述坩埚本体的底部外侧涂覆有诱发析晶层，所述诱发析晶层由诱发析晶相物质组成，其中，所述诱发析晶相物质包括氧化钙、氧化镁、氧化钛、氧化钡、碳酸钡、氧化锆、氧化铝中的至少一种。优选地，所述诱发析晶层涂覆在所述坩埚本体的底部外侧，且以所述坩埚本体底部中心点为圆心向四周延展，所述诱发析晶层最大直径为0.5D～0.8D，其中，D为所述坩埚本体的口径。优选地，所述诱发析晶层浓度为0.1×106mol/cm2～1×106mol/cm2。优选地，所述坩埚本体包括透明内层及气泡层，所述气泡层设置于所述透明内层外侧。优选地，所述透明内层的厚度为0.5mm～5.0mm，所述气泡层的厚度为4.0mm～15.0mm。优选地，所述透明内层由粒度为0.01mm～1mm的高纯天然石英砂在高温熔制过程中通过真空泵抽除石英颗粒间的气体而制成，所述气泡层由粒度为0.01mm～2mm的天然石英砂高温熔制而成。由上述技术方案可知，本技术提供了一种局部涂层石英坩埚及其制备方法，其有益效果是：石英坩埚外侧底部具有附着牢固的诱发析晶层，在高温拉晶过程中，诱发析晶层的诱发析晶物质可引发所述坩埚本体底部的石英由玻璃态转变成晶体态，在石英玻璃态转变为晶体态过程中，体积变化很小，所述诱发析晶层附着牢固，不会导致所述坩埚本体的底部开裂，晶体态石英具有高致密性且活性较低，可有效提高所述坩埚本体底部强度，在硅单晶拉制收尾阶段，可有效抵抗高温导致的底部变形，提高拉晶产出，提高所述坩埚本体的使用效率，降低生产成本。附图说明图1是局部涂层石英坩埚的结构示意图。图2是局部涂层石英坩埚的制备方法的流程框图。图3是诱发析晶层成型治具的结构示意图。图中：坩埚本体10、诱发析晶层11、透明内层12、气泡层13、诱发析晶层成型治具20、定位环21、定位臂22、过渡弧段221、竖直段222、固定卡23。具体实施方式以下结合本技术的附图，对本技术的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。请参看图1，一具体实施方式中，一种局部涂层石英坩埚，包括坩埚本体10，所述坩埚本体10的底部外侧涂覆有诱发析晶层11，所述诱发析晶层11由诱发析晶相物质组成，其中，所述诱发析晶相物质包括氧化钙、氧化镁、氧化钛、氧化钡、碳酸钡、氧化锆、氧化铝中的至少一种。在高温拉晶过程中，诱发析晶层11的诱发析晶物质在高温区，使得石英坩埚底部的无规则排列的Si-O键破裂，再重新排列，形成规则的且化学性质稳定的Si-O键，即引发所述坩埚本体10底部的石英由玻璃态转变成晶体态，在石英玻璃态转变为晶体态过程中，体积变化很小，且所述诱发析晶层11牢固附着在所述坩埚本体10的底部，因此，所述石英坩埚10的底部不易开裂，晶体态石英具有高致密性且活性较低，可有效提高所述坩埚本体10底部强度，在单晶硅拉制收尾阶段，可有效抵抗高温导致的底部变形，提高拉晶产出，提高所述坩埚本体10的使用效率，降低生产成本。作为优选，所述诱发析晶层11涂覆在所述坩埚本体10的底部外侧，且以所述坩埚本体10底部中心点为圆心向四周延展，所述诱发析晶层11最大直径为0.5D～0.8D，其中，D为所述坩埚本体10的口径。即所述诱发析晶层11涂覆在所述坩埚本体10的底部中心位置，以使得在单晶硅拉制收尾阶段，当所述坩埚本体10的底部位置经过单晶炉热场的高温区时，所述诱发析晶层11受热，诱发析晶物质引发所述坩埚本体10底部的石英由玻璃态转变成晶体态，一方面，防止过大面积的所述诱发析晶层11对单晶炉内热场的分布产生影响，拉晶温度过低，而导致拉晶失败。另一方面，防止所述诱发析晶层11的面积过小，进入单晶炉热场的高温区时，被所述诱发析晶层11涂覆的区域的石英由玻璃态转变成晶体态，而在未涂覆所述诱发析晶层11的区域依然容易产生鼓包变形，且在诱发析晶层11的边沿处受热应力影响，变形更为严重。进一步地，所述诱发析晶层11浓度为0.1×106mol/cm2～1×106mol/cm2，以在保证所述诱发析晶层11能够引发所述坩埚本体10底部的石英由玻璃态转变成晶体态的同时，尽可能降低所述诱发析晶层11的厚度，降低所述诱发析晶层11对晶炉内热场的分布的影响。一较佳实施例中，所述诱发析晶相物质为纳米级粉体，优选地，所述诱发析晶相物质为粒径为10nm～100nm的纳米级粉体。采用纳米级的诱发析晶相物质，不仅能够提高所述诱发析晶层11的致密度，提高所述诱发析晶层11的强度和延展度，提高所述诱发析晶层11与所述坩埚本体10底部的粘结强度，防止所述诱发析晶层11脱落，而且纳米级粉体具有较大的比表面积和表面活性，能够在较薄的诱发析晶层11状态下，提高引发所述坩埚本体10底部的石英由玻璃态转变成晶体态的效率。又一实施例中，所述坩埚本体10包括透明内层12及气泡层13，所述气泡层13设置于所述透明内层12外侧。进一步地，所述透明内层12的厚度为0.5mm～5.0mm，所述气泡层13的厚度为4.0mm～15.0mm，以提高所述坩埚本体10的品质。具体地，所述透明内层12由粒度为0.01mm～1mm的高纯天然石英砂在高温熔制过程中通过真空泵抽除石英颗粒间的气体而制成，所述气泡层13由粒度为0.01mm～2mm的天然石英砂高温熔制而成。请一并参看图2，具体地，提供一种如上所述的局部涂层石英坩埚的制作方法，包括以下步骤：S101.坩埚本体10成型。具体地，首先将粒度为0.4mm～2mm的石英砂成型于模具直壁作为脱模砂，然后将纯度大于99.990%，粒度在0.01mm～2mm的天然砂成型于脱模砂上作为外层砂，其次将纯度大于99.990%，粒度在0.01mm～1mm的天然砂成型于外层砂上作为内层砂。高温熔融，真空抽除气体，将内层砂熔制成透明内层12。停止抽真空，继续电弧法熔融，将外层砂熔制成气泡层13，形成半成品坩埚本体。去除所述半成品坩埚本体外表面粘附的脱模砂，并依次本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种局部涂层石英坩埚，包括坩埚本体，其特征在于，所述坩埚本体的底部外侧涂覆有由诱发析晶相物质形成的诱发析晶层，所述诱发析晶层以所述坩埚本体底部中心点为圆心向四周延展，所述诱发析晶层最大直径为0.5D～0.8D，其中，D为所述坩埚本体的口径。/n

【技术特征摘要】
1.一种局部涂层石英坩埚，包括坩埚本体，其特征在于，所述坩埚本体的底部外侧涂覆有由诱发析晶相物质形成的诱发析晶层，所述诱发析晶层以所述坩埚本体底部中心点为圆心向四周延展，所述诱发析晶层最大直径为0.5D～0.8D，其中，D为所述坩埚本体的口径。


2.如权利要求1所述的局部涂层石英坩埚，其特征在于，所述诱发析晶层浓度为0.1×106mol/cm2～1×106mol/cm2。


3.如权利要求1所述的局部涂层石英坩埚，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建军，李常国，邓红，何玉鹏，
申请(专利权)人：宁夏富乐德石英材料有限公司，
类型：新型
国别省市：宁夏;64