一种提高人工晶体炉中坩埚中部熔液温度的装置，涉及人工晶体材料制备领域，本发明专利技术通过在下加热器(9)的下方设置可以上下升降的保温板，有效的降低了下加热器热量的散失，进而保证了在不提高侧加热器(5)或下加热器加热功率的同时就能实现坩埚(18)内熔液温度不变的目的，进而实现了降低加热时能耗，提高了晶体的拉制效率等，本发明专利技术具有结构简便，运行稳定等特点，适合大范围的推广和应用。合大范围的推广和应用。合大范围的推广和应用。
【技术实现步骤摘要】
一种提高人工晶体炉中坩埚中部熔液温度的装置
[0001]本专利技术涉及人工晶体材料制备领域，具体涉及一种提高人工晶体炉中坩埚中部熔液温度的装置。
技术介绍
[0002]人工晶体炉是制备人工晶体材料时的专用设备，其中人工晶体炉的核心技术为如何控制坩埚内熔液的温度梯度，也就是说在人工晶体材料制备时如何提供一个合适的热场是其中的关键技术之一，以制备晶体硅的晶体炉为例，多/单晶硅在整个生产过程中，直径为8mm～12mm的柱状硅棒使用量非常大，在实际生产过程中，发现柱状硅棒制备过程中出现的余料，不小心折断的硅棒，多/单晶硅生产企业在切割、破碎等工艺阶段产生的碎料等处理非常繁琐，很多企业为了图省事，直接将上述碎料丢弃或者长期堆放在仓库中，还有一些企业将上述碎料进行回收，通过直拉炉拉制成硅棒，然后通过多线切割机将硅棒切成复数根尺寸为8mm*8mm或10mm*10mm的柱状硅棒，这样不仅增加了柱状硅棒的生产成本，在切割过程中还增加了杂质引入，在降低产品质量的同时，还造成了较大的资源浪费等，那么如何将碎硅料进行再利用就成了本领域技术人员的长期技术诉求。
[0003]专利技术人通过检索发现，采用直拉法拉制硅棒的技术已经非常成熟，并在人工晶体制备领域得到了广泛的应用，但是现有直拉法在拉制硅棒时，首先将硅料放置在坩埚内，然后启动加热器对坩埚内的硅料进行加热，此时，由于现有结构的环状加热器套接在坩埚的外围，在对坩埚加热时，热量是从坩埚的埚壁向坩埚的中心传递，坩埚的埚壁因靠近加热器，坩埚的中心部位远离加热器，因此坩埚的温度分布为自坩埚的内侧壁至坩埚的中心部位逐渐降低(这是本领域的技术常识)，也就是说离加热器越近，温度越高，待坩埚内的硅料熔化后，设置在坩埚中心部位上方的上提拉机构带动一根籽晶下降，当籽晶的下端头与坩埚内的熔液接触并熔为一体，此时为了确保熔液能跟随籽晶上升，通过降低加热器的加热功率，增大熔液的粘稠度(因直拉法只在坩埚的中心部位进行引晶并拉制硅棒，由于坩埚中心部位的温度本身就低于坩埚周边的温度，正利于所拉制硅棒的结晶)，然后上提拉机构带动籽晶缓慢上升，此时，熔液跟随籽晶同时上升，当粘附在籽晶上的熔液逐渐脱离坩埚内的熔液后，随着温度的降低，粘附在籽晶上的熔液逐渐结晶，进而形成所需的新的硅棒。比如中国专利技术专利，专利号为201320678696.4，申请日为2013年10月30日，公告号为CN203639604U，专利名称为一种软轴提拉型单晶炉；中国专利技术专利，专利号为202011063763.2，申请日为2020年9月30日，公告号为CN112176400A，专利名称为一种直拉法单晶炉及其熔体温度梯度控制方法。
[0004]通过进一步检索发现，本领域技术人员发现上述专利在实际应用中存在温度场温度分布不均匀的现象，为了改善因整个温度场温度分布不均匀，温度梯度大，气流紊乱，导致坩埚内材料熔化不完全的现象，提出了在坩埚的底部增加底部加热器的技术方案，如中国专利，申请号为CN201820981578.3，申请日为2018年06月25日，公开(公告)号为CN208869724U，公开(公告)日为2019年05月17日，专利名称为一种半导体单晶炉大尺寸温
场，其具体公开了在所述炉腔室内设有一坩埚，所述坩埚的外壁设有一侧加热器，所述坩埚的下方还固定设有下加热器的技术方案，如说明书第【0030】段中公开的“增加了下加热器，使坩埚底部的硅料能充分受热熔化完全，使整个温场加热均匀。”等。
[0005]上述专利公开的技术方案均是采用直拉法拉制硅棒的技术方案，但上述技术方案只能实现一根硅棒的同时拉制，无法实现多根硅棒的同时拉制。
[0006]此时，专利技术人经过分析发现，因坩埚中心区域范围较小，此方法只能同时拉制一根硅棒，无法实现多根硅棒的同时拉制，为了实现更多根数硅棒的同时拉制，只能将硅棒的拉制区域由现有的坩埚中心部位移到坩埚中心部位的外侧(避开坩埚的中心位置)，越靠近坩埚的内壁，同时拉制硅棒的根数越多，通过反复试验发现，简单的将硅棒的拉制区域由现有的坩埚中心部位移到坩埚中心部位的外侧在硅棒拉制时主要存在如下弊端：
[0007]1、在拉制时，坩埚中心部位的熔液会随着加热功率的降低而结晶，具体为：实施时，首先将硅料放置在坩埚内，然后通过加热器对坩埚加热将坩埚内的硅料进行熔化，待坩埚内的硅料熔化后，上提拉机构带动籽晶下降，当籽晶的下端头与坩埚内的熔液接触并熔为一体后，上提拉机构带动籽晶缓慢上升，此时，为了保证熔液能跟随籽晶上升，只能通过降低加热功率的方式来增加熔液的粘稠度，而此时当坩埚中心部位外围拉制区域的温度降低至达到拉制要求的温度时，坩埚中心部位的温度本身就低于中心区域外围的温度，再降低加热器的加热功率，坩埚中心部位的熔液极易因温度达到结晶温度而发生结晶，严重时还会因坩埚中部的熔液结晶导致拉制中断等。
[0008]2、为了避免坩埚中心部位的熔液结晶，只能始终保持坩埚中心部位熔液的温度在结晶温度以上，此时处于坩埚中心部位外围的熔液温度更加高于结晶温度，为了保证硅棒的顺利拉制，只能通过降低提拉的速度来实现，最终导致硅棒拉制效率的降低。
[0009]3、无法实现坩埚中心部位与坩埚中心部位外围熔液的温度均匀等。
[0010]4、现有的下加热器均为固定式设置，下加热器无法跟随坩埚进行升降，在实际应用过程中，当坩埚逐渐上升并远离下加热时，下加热器就失去了对坩埚的加热作用，进而造成能耗的增加，也就是说当坩埚上升到一定高度后，下加热器就减弱了对坩埚的加热作用，即便是下加热器实现了与坩埚一并升降，当下加热器上升时，随着下加热器下面与炉底之间的距离不断增大，下加热器的加热热量会向下散失，此时，为了保证坩埚内熔液的温度不变，需要通过提高侧加热器或下加热器的加热功率，进而造成能耗的增加等。
[0011]因此，如何提供一种提高人工晶体炉中坩埚中部熔液温度的装置就成了本领域技术人员的长期技术诉求。
技术实现思路
[0012]为了克服
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种提高人工晶体炉中坩埚中部熔液温度的装置，本专利技术在下加热器的下方设置可以上下升降的保温板，有效的降低了下加热器热量的散失，进而保证了在不提高侧加热器或下加热器加热功率就能实现坩埚内熔液温度不变的目的等。
[0013]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0014]一种提高人工晶体炉中坩埚中部熔液温度的装置，包括侧加热器、保温板、下加热器、下加热器升降电极、下轴、坩埚和侧加热器电极，所述坩埚设置在炉体内，坩埚的下面连
接下轴，在坩埚的外围设有侧加热器，所述侧加热器连接侧加热器电极，在坩埚的下方设有下加热器，所述下加热器连接下加热器升降电极，在下加热器的下方设有上下升降的保温板，通过保温板隔离下加热器的热量散失形成所述的提高人工晶体炉中坩埚中部熔液温度的装置。
[0015]所述的提高人工晶体炉中坩埚中部熔液温度的装置，所述保温板的外径与炉体的内壁或炉体内壁上的保温筒接近将炉体分割为上下两个腔体。
[0016]所述的提高人工晶体炉中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种提高人工晶体炉中坩埚中部熔液温度的装置，包括侧加热器(5)、保温板、下加热器(9)、下加热器升降电极(10)、下轴(13)、坩埚(18)和侧加热器电极(20)，其特征是：所述坩埚(18)设置在炉体内，坩埚(18)的下面连接下轴(13)，在坩埚(18)的外围设有侧加热器(5)，所述侧加热器(5)连接侧加热器电极(20)，在坩埚(18)的下方设有下加热器(9)，所述下加热器(9)连接下加热器升降电极(10)，在下加热器(9)的下方设有上下升降的保温板，通过保温板隔离下加热器(9)的热量散失形成所述的提高人工晶体炉中坩埚中部熔液温度的装置。2.根据权利要求1所述的提高人工晶体炉中坩埚中部熔液温度的装置，其特征是：所述保温板的外径与炉体的内壁或炉体内壁上的保温筒(3)接近将炉体分割为上下两个腔体。3.根据权利要求1所述的提高人工晶体炉中坩埚中部熔液温度的装置，其特征是：所述坩埚(18)的下面连接坩埚托盘(14)，坩埚托盘(14)的下端面连接下轴(13)。4.根据权利要求3所述的提高人工晶体炉中坩埚中部熔液温度的装置，其特征是：所述坩埚托盘(14)的下面设有至少一层向下延伸的上保温筒(15)。5.根据权利要求1所述的提高人工晶体炉中坩埚中部熔液温度的装置，其特征是：所述保温板的上面设有至少一层向上延伸的下保温筒(16)，下加热器(9)处于下保温筒(16)内。6.根据权利要求1所述的提高人工晶体炉中坩埚中部熔液温度的装置，其特征是：所述下加热器升降电极(10)的外缘面上套接有保温板支撑管(11)，在下加热器(9)下方的保温板支撑管(11)上设有保温板。7.根据权利要求6所述的提高人工晶体炉中坩埚中部熔液温度的装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱振业，
申请(专利权)人：洛阳长缨新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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