CN111826711A - 一种单晶炉用碳碳复合材料籽晶夹头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单晶炉用碳碳复合材料籽晶夹头，涉及单晶棒制备技术领域，该单晶炉用碳碳复合材料籽晶夹头，包括夹头本体和螺纹连接孔，所述螺纹连接孔开设于夹头本体的内部上方，所述夹头本体的内部下方开设有用于固定籽晶的籽晶定位孔，夹头本体与籽晶之间通过渐缩的籽晶定位孔定位相连，定位同心度高，且受力均匀，使籽晶不易折断；利用碳碳复合材料制成的夹头本体，其能够有效地防止杂质进入到熔融状态的多晶硅中，进而提高单晶硅的成晶率。

Description

一种单晶炉用碳碳复合材料籽晶夹头

技术领域

本发明属于单晶棒制备技术领域，具体为一种单晶炉用碳碳复合材料籽晶夹头。

背景技术

目前，大部分单晶硅采用乔赫拉尔基斯法制造，又称直拉法，该法是在直拉单晶炉内，向盛有熔融多晶硅的坩埚中引入一支特定晶向的硅单晶（称作籽晶）作为非均匀晶核与多晶硅熔体接触，然后控制热场，将籽晶旋转并缓慢向上提拉，由于轴向和径向温度梯度产生的热应力和熔融体的表面张力作用，使籽晶和硅熔体的固液交接面之间的硅熔融体冷却成固态的硅单晶，调节加热功率就可以得到所需的单晶棒的目标直径。

但是，在单晶炉拉制单晶的过程中，籽晶易出现断晶问题，且单晶硅生长过程中，籽晶周围部件（籽晶夹头）中的杂质和高温下形成的氧化物，易掉入至熔融状态的多晶硅中，进而污染单晶硅，同时也会导致单晶硅棒产生位错或断棱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单晶炉用碳碳复合材料籽晶夹头，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种单晶炉用碳碳复合材料籽晶夹头，包括夹头本体和螺纹连接孔，所述螺纹连接孔开设于夹头本体的内部上方，所述夹头本体的内部下方开设有用于固定籽晶的籽晶定位孔。

优选的，所述螺纹连接孔与籽晶定位孔相连通，所述夹头本体的外壁位于螺纹连接孔与籽晶定位孔之间开设有透气孔。

优选的，所述螺纹连接孔的直径大于或等于第一定位孔的直径。

优选的，所述籽晶定位孔包括第一定位孔、锥形过渡孔和第二定位孔，所述第一定位孔、锥形过渡孔和第二定位孔由上至下依次连通，且第一定位孔、锥形过渡孔和第二定位孔的中心轴线重合，所述第二定位孔的底部与夹头本体的底部相平齐。

优选的，所述第一定位孔与第二定位孔的横截面均为圆形，且第一定位孔的直径大于第二定位孔的直径。

优选的，所述锥形过渡孔顶部的横截面直径与第一定位孔的直径相一致，所述锥形过渡孔底部的横截面直径与第二定位孔的直径相一致。

优选的，所述籽晶定位孔的中心轴线、螺纹连接孔的中心轴线与夹头本体的中心轴线相重合。

优选的，所述夹头本体的下部为圆台结构，且圆台结构的夹头本体的直径由下至上逐渐增大，所述夹头本体选用由碳碳复合材料制成。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明中，夹头本体与籽晶之间通过渐缩的籽晶定位孔定位相连，定位同心度高，且受力均匀，使籽晶不易折断；

利用碳碳复合材料制成的夹头本体，其能够有效地防止杂质进入到熔融状态的多晶硅中，进而提高单晶硅的成晶率；

且具有优异的保温性能、更高的强度、更好的韧性，不易破碎，可有效降低生产能耗、提升设备使用寿命，从而降低整个生产的成本。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明夹头本体的剖视图；

图中：2、夹头本体；21、透气孔；22、螺纹连接孔；23、籽晶定位孔；231、第一定位孔；232、锥形过渡孔；233、第二定位孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1-2，一种单晶炉用碳碳复合材料籽晶夹头，包括夹头本体2和螺纹连接孔22，螺纹连接孔22开设于夹头本体2的内部上方，夹头本体2的内部下方开设有用于固定籽晶的籽晶定位孔23。

进一步的，螺纹连接孔22与籽晶定位孔23相连通，夹头本体2的外壁位于螺纹连接孔22与籽晶定位孔23之间开设有透气孔21。

进一步的，螺纹连接孔22的直径大于或等于第一定位孔231的直径。

进一步的，籽晶定位孔23包括第一定位孔231、锥形过渡孔232和第二定位孔233，第一定位孔231、锥形过渡孔232和第二定位孔233由上至下依次连通，且第一定位孔231、锥形过渡孔232和第二定位孔233的中心轴线重合，第二定位孔233的底部与夹头本体2的底部相平齐。

具体地，第一定位孔231与第二定位孔233的横截面均为圆形，且第一定位孔231的直径大于第二定位孔233的直径。

具体地，锥形过渡孔232顶部的横截面直径与第一定位孔231的直径相一致，锥形过渡孔232底部的横截面直径与第二定位孔233的直径相一致。

具体地，籽晶定位孔23的中心轴线、螺纹连接孔22的中心轴线与夹头本体2的中心轴线相重合。

具体地，夹头本体2的下部为圆台结构，且圆台结构的夹头本体2的直径由下至上逐渐增大，夹头本体2选用由碳碳复合材料制成。

夹头本体2与籽晶之间通过渐缩的籽晶定位孔23定位相连，定位同心度高，且受力均匀，使籽晶不易折断；

夹头本体2材料选用碳碳复合材料，

较现有技术中的金属材料制成的籽晶夹头，其能够有效地防止杂质进入到熔融状态的多晶硅中，进而提高单晶硅的成晶率；

相对于石墨制成的籽晶夹头来说，其具有优异的保温性能、更高的强度、更好的韧性，且不易破碎，可有效降低生产能耗、提升设备使用寿命。

夹头本体2悬挂在直拉法制造单晶硅的单晶炉系统中，籽晶决定硅单晶的晶向，夹头本体2承受硅单晶体的重量，并执行拉制单晶工艺中的提拉和旋转功能。

实施例1

采用本发明的籽晶夹头组件连接籽晶，在28寸的热场上，投料300kg，拉制P型<100>、8-12欧姆·厘米的晶体，平均拉升速度为90毫米/小时，籽晶转速为12rpm，坩埚转速为8rpm，在这种条件下生长的晶体直径和重量分别为230毫米和250kg，籽晶没有发生脱落和摆动，单晶生长稳定。

实施例2

采用本发明的籽晶夹头组件连接籽晶，在30寸的热场上，投料400kg，拉制N型<100>、10-35欧姆·厘米的晶体，平均拉升速度为90毫米/小时，籽晶转速为10rpm，坩埚转速为9rpm，在这种条件下生长的晶体直径和重量分别为300毫米和340kg，籽晶没有发生脱落和摆动，单晶生长稳定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种单晶炉用碳碳复合材料籽晶夹头，其特征在于：包括夹头本体（2）和螺纹连接孔（22），所述螺纹连接孔（22）开设于夹头本体（2）的内部上方，所述夹头本体（2）的内部下方开设有用于固定籽晶的籽晶定位孔（23）。

2.如权利要求1所述的一种单晶炉用碳碳复合材料籽晶夹头，其特征在于：所述螺纹连接孔（22）与籽晶定位孔（23）相连通，所述夹头本体（2）的外壁位于螺纹连接孔（22）与籽晶定位孔（23）之间开设有透气孔（21）。

3.如权利要求2所述的一种单晶炉用碳碳复合材料籽晶夹头，其特征在于：所述螺纹连接孔（22）的直径大于或等于第一定位孔（231）的直径。

4.如权利要求3所述的一种单晶炉用碳碳复合材料籽晶夹头，其特征在于：所述籽晶定位孔（23）包括第一定位孔（231）、锥形过渡孔（232）和第二定位孔（233），所述第一定位孔（231）、锥形过渡孔（232）和第二定位孔（233）由上至下依次连通，且第一定位孔（231）、锥形过渡孔（232）和第二定位孔（233）的中心轴线重合，所述第二定位孔（233）的底部与夹头本体（2）的底部相平齐。

5.如权利要求4所述的一种单晶炉用碳碳复合材料籽晶夹头，其特征在于：所述第一定位孔（231）与第二定位孔（233）的横截面均为圆形，且第一定位孔（231）的直径大于第二定位孔（233）的直径。

6.如权利要求5所述的一种单晶炉用碳碳复合材料籽晶夹头，其特征在于：所述锥形过渡孔（232）顶部的横截面直径与第一定位孔（231）的直径相一致，所述锥形过渡孔（232）底部的横截面直径与第二定位孔（233）的直径相一致。

7.如权利要求6所述的一种单晶炉用碳碳复合材料籽晶夹头，其特征在于：所述籽晶定位孔（23）的中心轴线、螺纹连接孔（22）的中心轴线与夹头本体（2）的中心轴线相重合。

8.如权利要求7所述的一种单晶炉用碳碳复合材料籽晶夹头，其特征在于：所述夹头本体（2）的下部为圆台结构，且圆台结构的夹头本体（2）的直径由下至上逐渐增大，所述夹头本体（2）选用由碳碳复合材料制成。

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