本实用新型专利技术涉及单晶炉辅助设备技术领域，具体是一种应用于单晶炉的磁环水冷热屏，包括位于硅液面上侧的内壳和外壳，内壳设有供硅晶棒通过的提拉通道，内壳和外壳之间设有换热空间，内壳上设有分别与换热空间连通的冷却液入口和冷却液出口，换热空间设有环形结构的磁性装置，磁性装置沿提拉通道延伸方向竖直设置，磁性装置位于换热空间下侧且靠近提拉通道的一侧，磁性装置的侧面积大于其底面积，磁性装置为铁磁件。本实用新型专利技术通过增加磁环改变磁场结构，让晶棒增加旋转速度，减少拉晶时间，将磁性装置设置在换热空间内不占用空间，利用冷却液对换热空间进行循环冷却，避免硅溶液的高温导致磁性装置消磁或者损坏，从而提高磁性装置的使用寿命。的使用寿命。的使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
一种应用于单晶炉的磁环水冷热屏
[0001]本技术涉及单晶炉辅助设备
，具体是一种应用于单晶炉的磁环水冷热屏。
技术介绍
[0002]直拉法生长单晶硅是目前生产单晶硅最广泛的应用技术，水冷热屏是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的单晶炉辅助设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，直拉法生长单晶硅时，高纯度固态多晶硅原料在单晶炉的坩埚中熔化形成熔体，通过籽晶提拉机构下降籽晶使其与旋转坩埚中的熔融状态下的熔体接触，然后，将籽晶按照一定的工艺方法从水冷热屏的提拉通道旋转提拉，熔体围绕籽晶凝固形成单晶硅棒。
[0003]采用传统的用直拉法生长晶体时，采用以加热器围绕坩埚外部的加热方式，坩埚中熔体由于温度场的非均匀性，存在温度梯度产生的熔体热对流，熔体易出现涡流，晶体
‑
熔体界面形状、温度梯度以及杂质浓度分布的均匀性难于控制，不易达到点缺陷的平衡。
[0004]为了使直拉单晶的杂质分布以及与杂质有关的材料特性得到比较全面改善，在晶体生长时向熔体空间引入外加磁场，导电熔体在磁场中运动(对流)时要受到洛伦兹力的阻滞，该方法即为磁场直拉单晶技术。
[0005]如中国专利文献CN113638037A公开的一种单晶炉及单晶硅的制备方法，该磁场发生器安装于炉体外围，使得其远离坩埚中的硅溶液和提拉通道，同时磁场发生器结构较为庞大，需要占用一定的体积。
[0006]因此，需要研发一款不占用空间且磁力线范围能够覆盖提拉通道和坩埚中硅溶液的单晶硅辅助装置，以提高单晶炉的使用体验。
技术实现思路
[0007]针对上述提到现有的磁场发生器远离坩埚中的硅溶液和提拉通道，磁场发生器结构较为庞大，需要占用一定的体积的技术问题，本技术解决其技术问题采用的技术方案是：
[0008]一种应用于单晶炉的磁环水冷热屏，包括位于硅液面上侧的内壳和外壳，所述内壳设有供硅晶棒通过的提拉通道，所述内壳和所述外壳之间设有换热空间，所述内壳上设有分别与所述换热空间连通的冷却液入口和冷却液出口，所述换热空间设有环形结构的磁性装置，所述磁性装置沿所述提拉通道延伸方向竖直设置，所述磁性装置位于所述换热空间下侧且靠近所述提拉通道的一侧，所述磁性装置的侧面积大于其底面积，所述磁性装置为铁磁件。
[0009]根据本技术的一些实施例，所述磁性装置为一体成型结构。
[0010]根据本技术的一些实施例，所述磁性装置设有多个且沿所述换热空间布设组成环状结构。
[0011]根据本技术的一些实施例，所述内壳包括内倾斜段和内恒定段，所述外壳包括第一外恒定段、第一外倾斜段和第二外恒定段，所述磁性装置位于所述内恒定段与所述第二外恒定段之间。
[0012]根据本技术的一些实施例，所述内倾斜段自上而下逐渐减少，所述内倾斜段底端的内径与所述内恒定段的内径相等。
[0013]根据本技术的一些实施例，所述第一外倾斜段自上而下逐渐减少，所述第一外倾斜段底端的内径与所述第二外恒定段的内径相等。
[0014]根据本技术的一些实施例，所述内倾斜段的倾斜度与所述第一外倾斜段的倾斜度相等。
[0015]根据本技术的一些实施例，所述磁性装置的高度与所述内恒定段和/或所述第二外恒定段的高度接近。
[0016]根据本技术的一些实施例，所述内壳底部与所述外壳底部之间设有用于封闭其二者的下法兰，所述磁性装置的底部与所述下法兰的上侧之间形成冷却空隙。
[0017]根据本技术的一些实施例，所述冷却液入口为多拐角的细长管道，所述冷却液入口的末端与所述换热空间连接，所述冷却液入口的首端沿所述内壳轴向向上延伸，所述冷却液出口为多拐角的细长管道，所述冷却液出口的末端与所述换热空间连接，所述冷却液出口的首端沿所述内壳轴向向上延伸。
[0018]本技术的有益效果如下：
[0019]1、本技术通过磁性装置改变磁场结构，产生与熔体运动方向相反的洛伦兹力，增加了熔硅的粘滞性，阻滞流体的热对流，降低硅液中的杂质含量，晶棒生产过程中是旋转的，布设在提拉通道周侧的磁性装置提高了磁场强度，进一步加快了晶棒的旋转速度，进一步加快了拉晶的速度，减少了拉晶时间，环形设置的磁性装置位于靠近提拉通道的一侧，其磁力线范围能够覆盖提拉通道，熔体在旋转向上移动过程中，磁性装置产生与熔体运动方向相反的洛伦兹力起到搅拌的作用，使不断从晶体
‑
熔体界面偏析出来的杂质被全部硅熔体更快地均匀，不容易在晶体
‑
熔体界面下方富集，从而提高生长晶体杂质分布的轴向和径向均匀性。
[0020]2、本技术将磁性装置设置在换热空间内不占用空间，同时利用冷却液对换热空间进行循环冷却，避免硅溶液的高温导致磁性装置消磁或者损坏，从而提高磁性装置的使用寿命。
附图说明
[0021]图1为本技术的一种应用于单晶炉的磁环水冷热屏的示意图。
[0022]图2为本技术的一种应用于单晶炉的磁环水冷热屏的磁场示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本技术的实施方式作详细说明。
[0024]如图1和图2所示的一种应用于单晶炉的磁环水冷热屏，包括位于硅液面上侧的内壳1和外壳2，所述内壳1设有供硅晶棒通过的提拉通道7，所述内壳1和所述外壳2之间设有换热空间3，所述内壳1上设有分别与所述换热空间3连通的冷却液入口5和冷却液出口4，所
述换热空间3设有环形结构的磁性装置6，所述磁性装置6沿所述提拉通道7延伸方向竖直设置，所述磁性装置6位于所述换热空间3底部且靠近所述提拉通道7的一侧，所述磁性装置6的侧面积大于其底面积，所述磁性装置6为铁磁件，所述磁性装置6为一体成型结构。可选地，铁磁件可以包括但不局限于钐钴磁铁、钕铁硼磁铁以及氧化铁磁铁中的任意一种。环形的铁磁件，整体式结构简单且成本低，适合安装在换热空间内。
[0025]多晶硅材料被加热熔化形成熔体后，由于熔体本身会导电，此时导电的熔体在磁性装置施加的磁场中运动，熔体中的电流微元会切割磁力线，从而磁性装置施加的磁场对其施加安培力，该力的方向与电流微元的运动方向相反，因此可以阻滞流体的热对流，减少流体对坩埚内壁的冲刷，从而降低硅液中的杂质含量，有效提高晶体整体品质均衡性。
[0026]本技术通过磁性装置改变磁场结构，产生与熔体运动方向相反的洛伦兹力，增加了熔硅的粘滞性，阻滞流体的热对流，降低硅液中的杂质含量，晶棒生产过程中是旋转的，布设在提拉通道周侧的磁性装置提高了磁场强度，进一步加快了晶棒的旋转速度，进一步加快了拉晶的速度，减少了拉晶时间，环形设置的磁性装置位于靠近提拉通道的一侧，其磁力线范围能够覆盖提拉通道，熔体在旋转向上移动过程中，磁性装置产生与熔体运动方向相反的洛伦兹力起到搅拌的作用，使不断从晶体
‑
熔体界面偏析出来的杂质被全部硅熔体更快地均匀，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种应用于单晶炉的磁环水冷热屏，包括位于硅液面上侧的内壳(1)和外壳(2)，其特征在于：所述内壳(1)设有供硅晶棒通过的提拉通道(7)，所述内壳(1)和所述外壳(2)之间设有换热空间(3)，所述内壳(1)上设有分别与所述换热空间(3)连通的冷却液入口(5)和冷却液出口(4)，所述换热空间(3)设有环形结构的磁性装置(6)，所述磁性装置(6)沿所述提拉通道(7)延伸方向竖直设置，所述磁性装置(6)位于所述换热空间(3)下侧且靠近所述提拉通道(7)的一侧，所述磁性装置(6)的侧面积大于其底面积，所述磁性装置(6)为铁磁件。2.根据权利要求1所述的一种应用于单晶炉的磁环水冷热屏，其特征在于：所述磁性装置(6)为一体成型结构。3.根据权利要求1所述的一种应用于单晶炉的磁环水冷热屏，其特征在于：所述磁性装置(6)设有多个且沿所述换热空间(3)布设组成环状结构。4.根据权利要求1所述的一种应用于单晶炉的磁环水冷热屏，其特征在于：所述内壳(1)包括内倾斜段(11)和内恒定段(12)，所述外壳(2)包括第一外恒定段(21)、第一外倾斜段(22)和第二外恒定段(23)，所述磁性装置(6)位于所述内恒定段(12)与所述第二外恒定段(23)之间。5.根据权利要求4所述的一种应用于单晶炉的磁环水冷热屏，其特征在于：所述内倾斜段(11)自上而下逐渐减少，所述内倾斜段(11)底端的内径与...
【专利技术属性】
技术研发人员：林龙强，牛明华，
申请(专利权)人：中山市汇创精密科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。