毕业设计（论文）开题报告-氮化硅涂层的喷涂温度对多晶硅铸锭质量的影响

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1、河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）院系：材料学院2011年3月8日课题名称氮化硅涂层的喷涂温度对多晶硅铸锭质量的影响学生姓名陈浩专业班级非金材071课题类型论文指导教师郭耀昌、张立峰/郑丽娜职称工程师/讲师课题来源生产1.设计（或研究）的依据与意义（1）依据：在传统能源濒临枯竭，油、煤和天然气价格节节攀升的紧迫形势下，新能源之一的太阳能倍受世界各国重视，作为太阳能电池最主要的原材料多晶硅需求量也在激剧增长．在多晶硅铸锭过程中，为了防止熔融硅与石英陶瓷坩埚反应造成脱模分离，需要在坩埚内表面进行涂层．涂层要求高纯，不与两者反应，并有适中的结合强度。坩埚的喷涂是将氮化硅粉均匀

2、的喷涂在坩埚的内表面，防止在铸锭完成后，坩埚和硅锭烧结在一起而污染硅料，因此坩埚的喷涂起到的是让硅料和坩埚隔离和使硅锭不碎裂的作用。（2）意义：坩埚喷涂是用纯水把粉末状喷料氮化硅（氮化硅分子式为Si3N4，是一种重要的结构陶瓷材料。它是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且耐磨损；除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应，抗腐蚀能力强，高温时抗氧化。而且它还能抵抗冷冲击，有空气中加热到1000℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。）涂喷在坩埚表面，在加热作用下，使液态氮化硅均匀的吸附坩埚表面，形成粉状涂层，涂层目的是在高温下使石英坩埚与硅隔离，使液态硅不能与石英坩埚反应，以免造成石英坩埚破裂，

3、以及最终冷却后保证硅锭脱膜的完整性。2.国内外同类设计（或同类研究）的概况综述(1)太阳能多晶硅铸锭用熔融石英坩埚氮化硅涂层的制备氮化硅具有很高的化学稳定性，不与熔融Si和石英发生反应，高纯度的氮化硅也比较容易制备．因此氮化硅已成为石英陶瓷坩埚的首选涂层材料，已在多晶硅铸锭生产中成功应用．目前生产中使用的石英陶瓷坩埚几乎全部依赖进口．我国中材高新集团，突破国外技术壁垒，自主开发研制成功了注凝成型石英陶瓷坩埚，并在多晶硅铸锭生产中应用．但是针对这一产品的氮化硅涂层工艺未展开研究，而是直接采用与国外产品相同的喷涂技术．由于产品差异，涂层不十分可靠，已发生多起生产事故．造成了比较大的经济损

4、失．因此有必要对其涂层工艺进行研究．熔融石英坩埚是太阳能多晶硅铸锭的必要容器，为脱模方便，需在其内表面喷涂一层氮化硅．采用高纯氮化硅粉在国产石英坩埚上喷涂，研究喷涂氮化硅浆液时石英基底温度和涂膜厚度对石英坩埚氮化硅涂层结合强度的影响．结果表明：采用高纯氮化硅粉喷涂石英坩埚基底，温度应在40℃下且喷涂涂层厚度不宜超过80μm．3.课题设计（或研究）的内容(1)了解坩埚喷涂的作用及喷涂过程中的注意事项；(2)知道如果坩埚喷涂不良会对晶锭产生什么样的影响；(3)观察经过坩埚喷涂后铸造出的硅锭是否能够完整脱模；(4)通过研究硅锭内部的少子寿命来分析喷涂的效果;(5)课题结束应完成不少于100

5、00字的论文，以及一定篇幅外文的翻译。4.设计（或研究）方法(1)通过改变喷涂的温度来对比观察铸造硅锭的脱模效果；(2)分析硅锭内部少子寿命来研究涂层隔离杂质的能力；(3)通过对比完善目前的喷涂参数。5.实施计划1-3周：查中外文文献，消化资料；翻译外文资料；4-7周：进行喷涂及装料的参数分析；8-12周：数据处理；13-16周：完成毕业论文撰写，准备答辩；17周：答辩。指导教师意见指导教师签字：2011年3月8日研究所（教研室）意见研究所所长（教研室主任）签字：2011年3月8日