热场和真空对拉晶的影响

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1、热场和真空对拉晶的影响《单晶炉热场和真空稳定性对拉晶的影响》    直拉系统有加热器、保温系统 支持机构、三瓣锅等组成。热系统的高矮、大小、厚簿不同，温度大小就会产生差异。用温度梯度从数量上描述温度的分布情况。单晶炉热场在拉晶过程中是变化的，可以理解为静态和动态。（静态是指刚融完料稳定后引晶的温度分布情况，由加热器、保温罩、坩埚位置和气流导向决定。动态是指等径后的温度分布情况，由于熔体的长度增加，硅液减少，使温度发生变化。）   好的热系统配置能够拉出质量良好的棒子和节省用电，降低能耗。相反有的热场拉出的是

2、有缺陷的棒子甚至是多晶。所以现在实际生产中如何调整出良好的热场是技术人员的基本要求。     加热器是整个热系统的重要部件，因此了解加热器的温度分部情况对热场分布很重要。如图所示   从图中可以看出加热器中部温度最高，向上和向下逐渐减小，它的变化率为纵向温度梯度。加热器径向温度内表面，中心温度最低，靠近加热器  边缘逐渐变高，它的变化率为径向梯度。    单晶生长中，热场中存在着固液两种形态，所以固态的径纵梯度和液态的径纵梯度都不同。但是实际拉制中考虑生长界面的温度梯度。   整个单晶生长界面变化说明，结晶

3、界面的温度梯度有大于零，相对等于与零，到做后的小与零。从断线后提出的盖子可以直观判定，比如头部提出的盖子界面凸向熔体，尾部则相反。如下图所示：      一个热系统的热场分布要：   （1）   使生长界面的纵向温度梯度大，但不能太大。     （2）   径向温度梯度尽量接近与零，保证结晶面平坦。     提高生长界面的纵向温度梯度可以调整盖距来调整，如降低保温罩的高度，需注意的是导流筒高度要考虑进去！还有石墨碳占的老化和炉内的气流对梯度也有影响。  同样的热场在不同条件下纵向温度梯度都不一样，有的公司把

4、一套热场搬到另外的炉子上去，什么都不变但就是成晶率不高，这里要说明一点“条件”不同则结果就不同。（纵向梯度不但但是热系统决定，炉内内部条件也有影响）     炉内内部条件稳定性先从真空度的稳定性着手：氩气从炉子顶部注入，然后由真空泵从炉底管道抽出，期间带走一部分的杂质和热量，（上排气可以有效阻止热量的散失和减少加热器的使用率，可以起到节能的效果）。但是由于外界不确定原因很难保持一个真空动态稳定比，拉大直径的棒子就很明显。    造成真空动态稳定比不稳定可以考虑：   1真空泵，泵是整个拉晶过程中的“环卫工人

5、”,拉晶过程中的挥发出来的杂质氧化物会混在泵油中，泵油会粘稠影响抽速。（定时换油）   2氩气的进气流量，这个会随着氩气罐氩气多少压力会改变。（转子流量计）。    解决这个真空稳定性可以对真空泵和氩气流量计进行改良：氩气进气可以用MFC代替转子流量计控制流量，还有真空筏的改良，可以用步进堞筏，当炉子实际压力超出或者小于设定压力时候，会自动调节设定炉压。这样的好处可以避免外界的干扰，使真空值相对稳定。在这方面老美的KAYEX炉子做的很好，浙大防KAYEX的控制柜做的也可以。     现在国内的光伏发展很快，

6、从05前的几家到现在的遍地开花，原先的6寸主导的单晶棒很难满足市场要求。我们对炉子的性能和热场也有了不同要求，现在用钼做热屏，改良排气方式等等。 我们要尝试改进工艺，减少成本，望各位同行共同探讨