CN102219218A - 带有隆起边缘的锥形石墨电极 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有隆起边缘的锥形石墨电极。更具体地说，本发明涉及一种具有锥形或金字塔形尖端的碳电极，其中，所述尖端在其侧面由至少一个隆起边缘围绕。本发明还涉及一种通过将高纯度单质硅由气相沉积到硅棒的表面上来生产多晶硅的方法，其中，所述硅棒通过上述电极保持在反应器中。

Description

带有隆起边缘的锥形石墨电极

技术领域

本发明涉及具有锥形或金字塔形尖端的石墨电极，所述尖端在其侧面由隆起边缘围绕。

背景技术

石墨电极用于许多不同工业应用中。这些工业应用的实施例为铝生产和钢铁生产、熔盐电解、化合物的电解分解、热沉积反应、电弧焊、量具以及许多其他应用。

一种重要应用是西门子工艺多晶硅沉积，其中高纯度单质硅(elementary silicon)由气相沉积到硅棒表面上。在这种情况下，单质硅从气相的氢和卤硅烷的混合物或含氢硅化物沉积到在沉积反应器中加热到900℃-1200℃的细硅棒的表面上。

该硅棒通过通常由高纯度人造石墨构成的专用电极保持在反应器内。电极夹上具有不同电压极的两个细棒分别通过另一细棒端部处的桥接件连接到闭合电路。通过电极及其电极夹供给用于加热细棒的电力。于是细棒的直径增大。同时电极从其尖端开始长大成为该硅棒的棒底部。在已经达到硅棒的期望设定直径之后，沉积过程结束。炽热的硅棒被冷却并移走。

这里特别重要的是电极的材料和形状。它们一方面用于保持细棒，使电流进入硅棒，而且用于热传导以及反应器中逐渐增大的棒的固定支撑。因为趋势是越来越长和越重的棒或棒对，至今可能重达几百公斤的棒或棒对仅仅通过电极固定到反应器中，形状和材料成分的选择尤其非常重要。

此外，根据随后的使用，对以这种方式生产的硅棒和其沉积过程以及电极赋予很多非常不同的要求。举例来说，如果该多晶硅随后被用作太阳能应用和电子应用的碎硅，该硅棒在该沉积反应器的沉积过程中或之后不能破裂。长且厚的多晶硅棒增加了沉积过程的经济可行性，但是也增加了反应器中破裂的风险。

根据现有技术的电极包括位于下部的圆柱形主体和位于上部的锥形尖端。用于容纳该细棒的孔形成在该锥形尖端内。电极的下端放置在金属电极夹中，通过该电极夹供给电流。这种电极是众所周知的，并且例如在US-5,284,640中用于硅沉积。

石墨主要被用作电极材料，因为石墨具有非常高的纯度并且在沉积状况下在化学性质上是惰性的。此外石墨具有非常低的电阻率。

US-6,639,192描述了具有常规形状的石墨电极。它包括带有锥形尖端的圆柱形主体。该尖端包括用于容纳细棒的孔。该电极是一体件并因此由具有均匀材料特性的材料(这里指人造石墨)制成。其尤其具有非常高的比导热率。该实施例的缺陷是在达到最终直径之前在沉积之前或沉积过程中出现高几率的破裂。

DE-2328303描述了不带尖端的圆柱形电极。承载杆放置在位于平面上的孔中。由于实心的圆柱形状，即使具有小的棒直径，该电极形状也具有很高的热耗散。因此，具有小直径的棒在沉积过程中不会破裂，该电极必须具有低的热耗散，即具有小直径，并且电极材料必须具有很低的比导热率。当今常用的粗棒不能通过这种电极形状沉积，因为由于小电极直径和电极材料的低比导热率，粗棒直径所需的高能量不能从棒底部耗散。

包括多层的石墨电极已由其它领域可知。然而在这些情况下，不同层的设置意在优化化学转化。例如，US-3,676,324公开了一种包括圆柱形内部部件和圆柱形外部部件的圆柱形石墨电极，该内部部件具有很高的导电性而该外部部件是多孔石墨。多个层的目的是避免高压损失并在多孔表面上获得高的化学转化。具有两个不同层的类似电极可由GB-2135334可知，在这种情况下该多孔外层用于氟电解生产。

由现有技术已知的所有电极的缺陷在于，在电极附近，在电极与硅棒之间的过渡部分处或硅棒中的材料相对于易破裂或剥落，因此硅棒不可靠。

破裂的批次导致很大的经济损失。举例来说，如果硅棒破裂，反应器壁可能损坏。于是，由于接触反应器壁，破裂的硅棒被污染并且必须进行表面清洗。此外，破裂的批次可以从该反应器移出，只是增加了费用。于是硅的表面进一步被污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种与常规设计的电极相比破裂几率显著降低的电极。

意外地，已经发现，具有在侧面由隆起边缘围绕的锥形或金字塔形尖端的碳电极在固定到其上的细丝棒生长期间具有改善的热耗散以及改善的与棒厚度有关的电流密度分布。

本发明提供一种具有锥形或金字塔形尖端的碳电极，所述尖端包括用于容纳细丝棒的装置，其中所述锥形或金字塔形尖端在其侧面由至少一个隆起边缘围绕。

根据本发明的电极(图1)包括具有尖端(2)的圆柱形主体(1)，该尖端由隆起边缘(3)围绕。随后用来容纳工件、例如细丝棒(5)的腔室(4)形成在该尖端中。该腔室可以具有圆柱形、锥形或任何其他所需形状。相应地，该工件也具有匹配该腔室的圆柱形、锥形或任何其他所需形状。

根据本发明的电极可用于在电极及其表面上需要均匀电流密度的所有应用。根据本发明的电极优选用于多晶硅沉积。与具有标准形状、即带有尖端的主体的电极相比，棒底部的横截面上更均匀的电流密度源自与硅相比具有更低电阻率的石墨。

在细丝棒上开始多晶硅沉积时，即当棒直径仍细小时，通过根据本发明的电极，棒底部最初只生长到尖端上，如标准电极中那样。当使用具有低导热率的材料作为电极时，通过该电极的热耗散在棒直径小时低。因此电极尖端与电极很好地熔合并迅速生长至棒底部。因此即使在沉积开始时也能保证高稳定性，并且在达到最终直径前使棒破裂的风险最小化。

由于根据本发明的电极的尖端由隆起边缘(3)围绕，随着棒直径增大尺寸增大的棒底部生长到隆起边缘上。于是该隆起边缘为棒底部提供额外支撑。此外，借助于该隆起边缘的横截面使得从电极到棒底部的过渡部分的电流密度更均匀。

利用根据本发明具有隆起边缘的电极，与具有标准形状的电极相比，从中部到棒表面建立更小的温度梯度。因此与具有常规电极的棒底部相比使通过形成裂纹和裂缝释放的热应力被最小化。通过均由该隆起边缘确保的更均匀的电流密度和更佳的热耗散利用根据本发明的电极的棒底部中的较小温度梯度。

通过相对于电极尖端改变根据本发明的电极的隆起边缘的高度，可以 改变从电极到棒底部的过渡部分的电极横截面上电流密度的局部分布以及棒底部的热耗散。相对于电极尖端更高地设置的电极边缘增大了远离棒底部的中部的电流密度。因此来自棒底部的热耗散也增加。如果该电极尖端比围绕它的隆起电极边缘更高，则棒底部的中部的电流密度增大。于是来自棒底部的热耗散减少。

根据本发明围绕该尖端的电极的隆起边缘可制成高于或低于该尖端或者与其具有相同高度。隆起电极边缘可位于该尖端下方40mm至该尖端上方60mm处，优选的范围是从该尖端下方25mm至该尖端上方25mm，更优选的范围是从该尖端下方10mm至该电极尖端上方10mm。

根据DIN 51908在室温下测量的所用石墨材料的比导热率为20至200W/(m·K)，优选为20至120W/(m·K)，更优选为20至90W/(m·K)。

由于电极的特殊形状，具有在20至90W/(m·K)范围内的低比热导率的石墨可被选为材料。

其效果是当棒直径小时棒底部不会被局部冷却。因此在棒直径小时可防止破裂。由于连续的圆柱形，已经生长的部分中大的电极横截面和整个电极横截面上的电流密度均匀，即使在使用具有相对低的比导热率的电极材料时温度梯度在该棒直径大时仍小。当棒直径大时该棒仍旧在该沉积系统稳定地直立。在棒底部的各可见裂纹很少见。在达到最终直径后所有批次的破裂几率只有大约2％，并且在沉积过程中达到最终直径前没有成批的破裂。

在900℃和1200℃之间的反应范围内，该电极材料具有比多晶硅高很多的比导热率。因为在除了小尖端之外，已经生长到棒底部中的整个电极部分具有实心圆柱形横截面，在根据本发明的电极中大棒直径进行热耗散的情况下，可获得具有比常规电极形状大很多的横截面。因此该棒底部的热耗散大大提高。

在电极横截面上更均匀的电流密度和位于棒底部附近的电极端部处的较大电极横截面总体上赋予从该棒底部的中心到其表面的变化很小的温度梯度。因此热应力比具有绝对锥形尖端的已知电极更小。已经实现了根据本发明的电极在整个电极横截面上的电流密度的均匀化。由于在棒底部附近的电极端部具有更均匀的电流密度和更大的电极横截面，在棒底部中心处过热与具有常规形状的电极相比要小很多。

由现有技术可知的任何电极夹(6)可用于在沉积反应器中容纳根据本发明的电极。为了改善整个电极的热耗散，电极夹还可具有附加的散热器或吸热件(7)，该散热器设置在基部的下端和/或伸入基部中。该散热器通常是该电极夹的组件，并且优选与该电极夹一体形成。包括具有高导热率和导电率的材料的所有已知材料均适合选作使用材料，例如金属。该散热器通过合适的导热介质、例如水进行冷却。重要的是，散热器与基部具有非常好的热接触和电接触，因此在插入件的四周均匀地具有高导电率和导热率。散热器的形状可为任何所需形状，圆柱形或锥形是优选的，并且锥形是尤其优选的。

适用于电极的所有已知类型的碳可被用作根据本发明的电极的材料。出于纯度原因，优选使用具有不同电导率的高纯度人造石墨。然而，也可以使用其他材料，例如碳化硅、碳纤维增强碳(CFC)复合材料、钨或具有高熔点的其它金属。还可利用例如硅、碳化硅、氮化硅、热解碳、玻璃碳(glass carbon)或硅树脂，即纳米硅的材料涂覆电极。在这种情况下，小于100μm的层厚是优选的。

附图说明：

图1示出了根据本发明的电极的示意性结构；

图2示出了根据本发明的电极的另一个实施例，其中外部隆起边缘还可以加宽并且形成与电极底面的阶梯状或锥形过渡部分；

图3通过举例的方式示出了带有插入件的根据本发明的电极的特定实施例；

图4通过举例的方式示出了具有两个或更多的互相连接的插入件的根据本发明的电极的特定实施例；

图5示出了根据现有技术的电极；

图6示出了横截面中带有和不带有加宽边缘的根据本发明的电极的各种形状选择(a-l)。

具体实施方式：

图1示出了根据本发明的电极的示意性结构。包括内部尖端和外部隆起边缘的整个电极的高度(L)为70至200mm，优选为70至150mm，尤其优选为80至130mm。

电极的直径(D)为30至100mm，优选为40至80mm，尤其优选为45至70mm。电极尖端的高度(LS)为10至40mm，优选为15至30mm，尤其优选为15至25mm。电极尖端的直径(D5)为20至50mm，优选为25至45mm，尤其优选为30至40mm。隆起电极边缘可位于该尖端下方40mm至该尖端上方60mm处，优选的范围为该尖端下方25mm至该尖端上方25mm，更优选的范围为该尖端下方10mm至该电极尖端上方10mm。

该尖端被形成为呈具有n面的锥形或金字塔形，n大于或等于3。锥形尖端是优选的。该尖端可相对于电极的底面居中或偏心设置。该电极尖端以及附随的用于容纳细丝棒的孔的偏心设置随后允许细棒在反应器中水平相互对准。为此，可将电极直接或者通过转动与电极夹一起带入最佳位置。优选的是，该电极的尖端的配置相对于电极的底面的中点具有0至20mm范围内的偏移。

内缘直径(D6)为25至80mm，优选为35至60mm，尤其优选为35 至50mm。锥角(α)为15°至45°，优选为20°至35°，尤其优选为20°至30°，角度(β)为0至45°，优选为20至35°，尤其优选为20至30°。隆起边缘的上端由细棒直径、角度α和β、电极直径(D)和内缘直径(D6)限定。宽度可为0mm(锐角边)至30mm，优选为3至20mm，尤其优选为3至10mm。

上端处的散热器直径(D3)为10至60mm，优选为10至50mm，尤其优选为15至45mm，下端处的直径(D4)为10至60mm，优选为10至50mm，尤其优选为15至45mm。

该散热器的长度(LK)为20至80mm，优选为20至60mm，尤其优选为30至50mm。

在根据本发明的电极的另一个实施例(图2)中，外部隆起边缘还可以加宽并且形成与电极底面的阶梯状或锥形过渡部分。在该实施例中，加宽的上边缘具有30至200mm、优选为40至150mm、尤其优选为45至120mm的直径(D7)。原则上，在这种情况下，该上边缘可形成为尖锐的、圆角的、倾斜的或扁平的。

作为根据本发明的电极的另一个特定实施例，该尖端还可以由具有比电极的基部低的热导率的材料构成。于是该电极包括至少两个部分(图3和图4)：电极基部(A)和至少一个插入该基部中的进一步内部区域(B)。另外，该电极还可具有位于区域(A)和区域(B)之间的另外区域(C)，在这种情况下，最内侧区域容纳细棒(5)。在这种情况下插入件和基部由至少两种不同材料制成，最内侧插入件(区域(B))由具有最低热导率的材料构成。其它插入件由具有更高的比热导率的材料构成，该比导热率优选从内部向外增大。

通过分成不同材料和不同热导率的不同区域，电极能够最佳地适应固定于其上的例如硅棒的材料的生长期间的各种要求。在开始生长以及棒直径小时，棒底部最初只在具有低热导率的插入件上生长。由于使用低比导热率石墨造成的通过插入件(区域B)的低热耗散，在开始生长时很少热量通过整个电极及其电极夹耗散，并且当棒直径仍小时在电极与硅棒的连接处获得高温。不存在棒底部处的较冷区域，在该区域由于过低温度可能出现蚀刻过程。因此棒底部迅速并无缺陷地在区域(B)中与电极尖端(2)熔合。因此当棒直径小时破裂实际上从未出现在沉积过程中。

随着沉积过程继续并且棒变得更厚，棒底部越过插入件进一步生长到基部(区域(A))上并在基部的周围生长。由于该基部的较高热导率，能量可以非常好地从棒底部耗散。因此棒底部处的温度梯度和热应力显著减小。棒底部处的裂纹和裂缝更少地出现。

根据本发明的电极的内部区域(B)可在电极制造期间直接结合或者形成为松动或可替换的插入件。

在这种情况下，内部区域(B)形成电极的尖端(2)并装配到具有与该尖端相反的端部的基部内。基部与插入件的连接具有锥形、圆柱形或任何其他所需形状。实践中，已经证明锥形插塞式连接是有利的，因为锥形连接确保基部和插入件形成机械坚固连接并具有优异的热接触和电接触。还可将辅助材料引入各区域之间，以提高电导率。

可选地设置在区域(A)和(B)之间的另外区域(C)在这种情况下可以构成锥形尖端的一部分、隆起边缘的一部分或上述两者的一部分。

根据DIN 51908在室温下测量的根据本发明的电极的优选实施例的区域(A)的比导热率为80至200W/(m·K)，优选为100至180W/(m·K)，尤其优选为130至160W/(m·K)。该内部区域(B)的比导热率为20至100W/(m·K)，优选为20至80W/(m·K)，尤其优选为20至70W/(m·K)。

根据DIN 51911在室温下测量的所用石墨材料的电阻率在30和5μohm·m(微欧姆·米)之间，优选为30至10μohm·m，尤其优选为在30和15μohm·m之间。

根据DIN EN ISO 4287测量的所用石墨材料的表面粗糙度Ra的算术平均粗糙度值在1和20μm之间，优选为在1和15μm之间，尤其优选在1和10μm之间，具有在10和200μm之间、优选为在10和150μm之间、尤其优选为在10和100μm之间的粗糙度曲线Rt总高度，以及在8和160μm之间、优选为在8和120μm之间，尤其优选为在8和80μm之间的平均粗糙度深度Rz。

根据DIN 51910在室温下测量的所用石墨材料的抗压强度在40和250MPa之间，优选为在50和200MPa之间，尤其优选为在50和150MPa之间。

根据DIN 51902在室温下测量的所用石墨材料的抗弯强度在10和100 MPa之间，优选为在15和80MPa之间，尤其优选为在20和70MPa之间。

根据DIN 51915在室温下测量的所用石墨材料的杨氏模量在1和20GPa之间，优选为在2和15GPa之间，尤其优选为在3和15GPa之间。

在20至1000℃的温度范围内根据DIN 51909测量的所用石墨材料的线性热膨胀系数在2×10^-6和10×10^-61/K之间，优选为在3×10^-6和8×10^-61/K之间，尤其优选为在3.5×10^-6和7×10^-61/K之间。

根据DIN 51918测量的所用石墨材料的开孔率在5和25％之间，优选为在10和25％之间，尤其优选为在10和20％之间。

图3通过举例的方式给出了带有插入件的、根据本发明的电极的特定实施例，因此形成具有不同热导率的不同区域。

内部插入件(区域(B))的长度(LE)为30至90mm，优选为35至80mm，尤其优选为35至65mm。

插入件在其最宽位置处的直径(D5)为20至50mm，优选为25至45mm，尤其优选为30至40mm。

该插入件在其下端处的直径(D2)为15至40mm，优选为20至40mm，尤其优选为20至35mm。

根据本发明的电极还可以具有两个或更多的互相连接的插入件(图4)，在这种情况下，该内部插入件形成带有电极尖端的区域(B)。该内部插入件被装配到相邻区域(C)中，相邻区域(C)则可装配到另外的插入件等中。最后一个插入件装配到区域(A)、即电极的基部中。

电极内部的具有不同比热导率的不同区域也可在电极生产过程中一体形成。在这种情况下，一体式电极具有本发明的不同材料的不同区域并且这些区域还可具有从所用材料到相应最近区域的流体过渡部分。

通过将本发明的电极形状与不同比导热率的不同插入区域和加宽的电极边缘相结合，电极的总热导率可分别地适应沉积过程的各种要求。

根据这些实施例的特定组合，反应器中多晶硅棒的破裂几率可几乎完全消除。

图6示出了横截面中带有和不带有加宽边缘的根据本发明的电极的各种形状选择(a-1)。为了更清楚起见，这些实例只示出了不带不同区域的电极。当然，根据随后的要求，所有这些形状也可以根据本发明配置为包括多个具有不同比导热率的区域。

下面将借助于以下实例更详细地解释本发明。

具有140和200mm之间的直径的多晶硅棒在西门子沉积反应器中被沉积。测试电极的多个实施例。对所有测试而言，沉积过程的参数分别相同。测试仅仅在电极的实施例中不同。批次分布曲线中的沉积温度在1000℃和1100℃之间。在沉积过程中，供应包括一个或多个化学式为SiH_nCl_4-n(n＝0至4)的含氯硅烷化合物和作为载气的氢气的原料。

对比实例1：

根据现有技术的电极(图5)用于该沉积过程。所用电极由具有80W/(m·K)的比导热率的超纯人工石墨构成。总长度(L)为118mm，圆柱长度(L1)为72mm。锥角(α)为32°，直径(D)为65mm。使用不带散热器的电极。

在反应结束时，反应器打开并且记录带有破裂多晶硅棒的批次的数目。在达到最终直径后，100批次中有20批次破裂。

对比实例2：

根据现有技术的电极(图5)用于该沉积过程。所用电极由具有150W/(m·K)的比导热率的超纯人工石墨构成。总长度(L)为118mm，圆柱长度(L1)为72mm。锥角(α)为32°，直径(D)为65mm。使用不带散热器的电极。

在反应结束时，反应器打开并且记录带有破裂多晶硅棒的批次的数目。100批次中，在沉积过程中达到最终直径前有10批次破裂，在达到最终直径后有2批次破裂。

实例1：

将如图1所示带有隆起边缘的根据本发明的电极用于沉积过程。另外，在电极基部上使用散热器。所用电极由具有80W/(m·K)的比导热率和15μohm·m的电阻率的超纯人工石墨构成。

该电极具有下列几何形状：

总长度(L)：118mm

直径(D)：65mm

锥角(α)：32°

锥角(β)：16°

电极尖端长度(LS)：21mm

电极尖端直径(D5)：34mm

内缘直径(D6)：46mm

散热器直径(D3)：25mm

散热器直径(D4)：45mm

散热器长度(LK)：50mm

在反应结束时，反应器打开并且记录带有破裂多晶硅棒的批次的数目。100批次中，在达到最终直径后有2批次破裂，但在沉积过程中达到最终直径前没有批次破裂。

实例2：

将包括具有不同比导热率的两个不同区域、带有隆起边缘的根据本发明的电极(见图3)用于该沉积过程。另外，在电极基部上使用散热器。所用电极的区域(A)由具有135W/(m·K)的比导热率和10μohm·m的电阻率的超纯人工石墨构成。对于内部区域(B)，使用具有50W/(m·K)的比导热率和22μohm·m的电阻率的超纯人工石墨。

该电极具有下列几何形状：

总长度(L)：118mm

直径(D)：65mm

锥角(α)：32°

锥角(β)：16°

电极尖端长度(LS)：21mm

电极尖端直径(D5)：34mm

内缘直径(D6)：46mm

插入件长度(LE)：46mm

插入件直径(D1)：34mm

插入件直径(D2)：22mm

散热器直径(D3)：25mm

散热器直径(D4)：45mm

散热器长度(LK)：50mm

在反应结束时，反应器打开并且记录带有破裂多晶硅棒的批次的数目。 在达到最终直径后，100批次中有1批破裂。在沉积过程中达到最终直径前没有批次破裂。

实例3：

将带有隆起边缘的根据本发明的电极用于沉积过程。另外，该电极的上缘加宽(见图2)。另外，在电极基部上使用散热器。所用电极由具有80W/(m·K)的比导热率和15μohm·m的电阻率的超纯人工石墨构成。

该电极具有下列几何形状：

总长度(L)：118mm

直径(D)：65mm

锥角(α)：32°

锥角(β)：16°

电极尖端长度(LS)：21mm

电极尖端直径(D5)：34mm

内缘直径(D6)：46mm

加宽边缘直径(D7)：130mm

散热器直径(D3)：25mm

散热器直径(D4)：45mm

散热器长度(LK)：50mm

在反应结束时，反应器打开并且记录带有破裂多晶硅棒的批次的数目。100批次中，在达到沉积后有1批次破裂，但在沉积过程中达到最终直径前没有批次破裂。

实例4：

将包括具有不同比导热率的3个不同区域、带有隆起边缘的根据本发明的电极用于该沉积过程。另外，该电极的上缘加宽(见图4)。在电极基部上使用散热器。所用电极的区域(A)由具有135W/(m·K)的比导热率和10μohm·m的电阻率的超纯人工石墨构成。所用电极的区域(C)由具有100W/(m·K)的比导热率和12μohm·m的电阻率的超纯人工石墨构成。对于内部区域(B)，使用具有50W/(m·K)的比导热率和22μohm·m的电阻率的超纯人工石墨。

该电极具有下列几何形状：

总长度(L)：118mm

直径(D)：65mm

锥角(α)：32°

锥角(β)：16°

电极尖端长度(LS)：21mm

电极尖端直径(D5)：34mm

内缘直径(D6)：46mm

加宽边缘直径(D7)：130mm

区域(B)插入件长度(LE1)：46mm

区域(B)插入件直径(D5)：34mm

区域(B)插入件直径(D2)：22mm

区域(C)插入件长度(LE2)：55mm

区域(C)插入件直径(D8)：70mm

区域(C)插入件直径(D9)：35mm

散热器直径(D3)：25mm

散热器直径(D4)：45mm

散热器长度(LK)：50mm

在反应结束时，反应器打开并且记录带有破裂多晶硅棒的批次的数目。100批次中，在达到沉积后有1批次破裂，但在沉积过程中达到最终直径前没有批次破裂。

Claims (12)

1.一种具有锥形或金字塔形尖端的碳电极，所述尖端包括用于容纳细丝棒的装置，其中，所述锥形或金字塔形尖端在其侧面由至少一个隆起边缘围绕。

2.如权利要求1所述的电极，其特征在于，所述隆起边缘结束于所述电极的尖端的上方、下方或相同高度处。

3.如权利要求1或2所述的电极，其特征在于，所述隆起边缘在其上端形成为尖锐的、圆角的、倾斜的或扁平的。

4.如权利要求1至3之一所述的电极，其特征在于，所述电极的尖端相对于所述电极的底面的中点具有在0至20mm的范围内的偏移。

5.如权利要求1至4之一所述的电极，其特征在于，所述电极包括由具有不同的比导热率的不同材料制成的多个区域，所述材料的比导热率从内向外增大。

6.如权利要求1至5之一所述的电极，其特征在于，一个或多个内部区域形成为松动或可替换的插入件。

7.如权利要求6所述的电极，其特征在于，所述内部区域通过插塞式连接与相应的最接近的外部区域相连。

8.如权利要求1至7之一所述的电极，其特征在于，所述区域具有公用的热接触和电接触。

9.如权利要求1至8之一所述的电极，其特征在于，所述电极在其基部处与散热器连接。

10.如权利要求1至9之一所述的电极，其特征在于，所述电极由具有不同的热导率的高纯度或超纯人工石墨构成。

11.如权利要求1至10之一所述的电极，其特征在于，所使用的碳材料具有以下参数中的一个或多个：

a.)20至200W/(m·K)的比导热率，

b.)30至5微欧姆·米的电阻率，

c.)1至20μm的表面粗糙度Ra的算术平均粗糙度值，其中具有在10和20μm之间的粗糙度曲线Rt的总高度以及在8和160μm之间的平均粗糙度深度Rz，

d.)40至250MPa的抗压强度，

e.)10至100MPa的抗弯强度，

f.)1至20GPa的杨氏模量，

g.)在20至1000℃的温度范围内，2×10^-6至10×10^-61/K的线性热膨胀系数，

h.)5至25％的开孔率。

12.一种通过将高纯度单质硅由气相沉积到硅棒的表面上来生产多晶硅的方法，其中，所述硅棒通过如权利要求1至11中的一项或多项所述的电极保持在反应器中。

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