CN113502531A - 一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于晶体生长设备领域，本发明提供一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长设备及方法，该生长设备包括在坩埚中间用外隔板围成生长区，并在生长区内部用内隔板分割成若干个生长隔区，在每个生长隔区的底部可选择固定有籽晶，籽晶上方覆盖有多晶硅原料，每个生长隔区为一个独立的晶体生长区间，所有晶体同步生长。该生长设备中的外隔板用来阻挡从坩埚内壁析出的多晶向坩埚中心延伸，内隔板的设置避免了相邻晶体之间因为相互交叉生长而产生的晶界，大幅提高了硅晶体的单晶比例，晶体的生长区和保温层之间设有多个独立功率控制的加热器件，共同调节坩埚周围的温度梯度，控制晶体生长界面和生长速度，确保晶体生长顺利进行。

Description

一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长设备及方法

技术领域

本发明是一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长设备及方法，属于晶体生长技术领域。

背景技术

光伏发电是利用太阳能转化为电能而获得的可持续洁净能源的方法，经历了将近20年的发展过程，晶体硅光伏发电占据了绝对主导地位。

晶体硅有铸锭多晶硅和直拉单晶硅两种产品，铸锭多晶硅具有生产成本低、自动化程度高、光衰速度慢的优点，但由于铸锭多晶硅缺陷密度高，导致电池效率低；直拉单晶硅电池效率高，但生产成本高、需要经验丰富的工艺人员进行实时监控。

最近十几年以来，人们希望有一种方法能完美结合铸锭多晶硅和直拉单晶硅的优点，于是开始研发铸锭单晶硅的技术。在经历了铸锭多晶、小晶粒高效多晶、准单晶(类单晶)和铸锭单晶硅的发展阶段后，虽然单晶比例得到提高，但仍存在多晶现象，晶体质量不能与直拉单晶硅相媲美。

传统的铸锭单晶硅的制备方法为：在坩埚的底部平铺一层单晶籽晶，在籽晶上方装填硅料，加热使籽晶上部熔化，缓慢降温使晶体向上生长。上述方法得到的产品仍然存在大面积的多晶区域，如图1和图2所示，图1为传统铸锭单晶硅的坩埚结构示意图，图2为传统G5铸锭单晶硅的坩埚的俯视图，为了标注坩埚与晶体的相对位置，将坩埚内部区分为25个方形区域，分别标记为A、B和C，其中A区域表示坩埚四个角落区域，共有4个，B区域表示除A区域以外与坩埚四边内壁接触的区域，C区域表示靠近坩埚的中心区域，其中A区域的截面积大于B区域的截面积，C区域的截面积最小，多晶主要出现在A区和B区，多晶的来源是在晶体生长过程中，多晶从过冷的坩埚内壁析出并向内部延伸，最后将长成的晶锭按预设好的区域位置切割成独立的晶柱，图2中的A、B、C区域表示晶锭切割后晶柱的位置分布示意图；另外在A、B、C区所有矩形晶柱侧面的交界处也会出现少量的多晶，其原因是相邻两个晶柱在晶体生长过程中会相互交叉生长，延伸到对方晶柱里面留下多晶区域。

经过十多年的发展，铸锭单晶硅技术仍然不能较好地解决多晶缺陷问题，性价比落后于直拉单晶硅；特别是最近五年以来，铸锭单晶硅技术在竞争中输给了直拉单晶硅技术，使得超过千台的多晶铸锭炉处于停产状态，造成了资源的巨大浪费。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长设备及方法，以提高铸锭单晶硅的单晶比例，通过如下的铸锭单晶硅生长设备来实现。

一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长设备，包括炉体、滑动设置在炉体内壁上的保温组件、设置在炉体内的底座、固定连接在底座上的坩埚、与坩埚相适配的坩埚盖板、设置在坩埚外周的加热器件、贯通炉体与坩埚相连的通气管，保温组件和加热器件的位置可调，还包括若干固定在坩埚内且将坩埚内部分割成网格状独立的生长隔区的内隔板，每个生长隔区底部安装籽晶，在籽晶上方覆盖有多晶硅原料；内隔板将坩埚内部的底部进行分割，使一定面积的籽晶之间相互独立，生长过程中互不干扰，降低从籽晶缝隙间生成多晶硅的概率。

优选的，还包括设置在内隔板外侧靠近坩埚内壁处的外隔板，外隔板将坩埚分割成间隔区和生长区，生长隔区在生长区内；单晶硅晶体在生长过程中，加热器件会对坩埚进行加热，但由于坩埚和籽晶之间存在温度差，坩埚内壁的温度低于籽晶的温度，因此坩埚侧内壁表面会析出多晶，且随着晶体生长进行，多晶硅逐渐向晶体内部延伸，造成自下而上多晶的比例逐渐升高，因此设置外隔板将坩埚分割成间隔区和生长区，起到防止坩埚侧内壁表面产生的多晶硅蔓延到内部的生长区，保证并提高坩埚的生长区内的单晶硅的生长率。

优选的，所述保温组件包括上保温层、下保温层以及侧保温层，侧保温层通过侧保温层升降机构滑动连接在炉体内侧侧壁；保温层相互独立设置，且侧保温层可通过侧保温升降机构进行上下调节，起到通过调节侧保温层的位置来改变坩埚的保温效果。

优选的，所述下保温层和底座均通过底座升降机构滑动连接在炉体内；下保温层和底座通过底座升降机构滑动连接在炉体内，使得坩埚和下保温层可以在竖直方向上得到调节，使得坩埚和加热器件的距离产生变化，使坩埚内形成一定的温度梯度，满足不同阶段的单晶硅的生长温度需求。

优选的，所述坩埚通过坩埚固定件与底座固定连接，加热器件包括固定在上保温层与坩埚盖板之间的上加热器、固定在侧保温层与坩埚固定件之间的侧加热器、滑动连接在下保温层与底座之间的下加热器，上加热器贯穿上保温层与炉体的顶盖固定连接，侧加热器贯穿侧保温层与炉体的侧壁固定连接，下加热器通过下加热器升降机构滑动连接在下保温层与底座之间；下加热器通过下加热器升降机构滑动连接在炉体内，起到调节下加热器在炉体内位置的作用，通过对下加热器位置的调节，坩埚底部的受热程度也有所不同，进一步通过此方式调节坩埚内的温度。

优选的，所述上加热器、侧加热器和下加热器的设置数量不限且功率可独立调节，将加热器件的总功率定义为P、上加热器的功率定义为P1、侧加热器的功率定义为P2、下加热器的功率定义为P3，加热器件的总功率P满足P＝P1+P2+P3。

优选的，所述外隔板和内隔板由耐高温的材料制备而成，其基质材料为石英玻璃、石英陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、石墨制品中的一种，其基质材料的表面可涂覆有耐高温涂层，耐高温涂层可为氮化硅、氧化钡中的一种；当晶体生长时，坩埚处在高温状态下，高温状态下的硅熔体会和石英坩埚产生反应，而氮化硅和氧化钡起到隔离石英坩埚和硅熔体的作用。

优选的，所述生长隔区的截面形状为相互独立的圆形、椭圆形、长方形、立方形、六边形、八边形、梯形中的一种或多种组合，且同一生长隔区在不同纵向空间上的截面形状可为多种形状。

优选的，所述生长隔区底部固定有籽晶，籽晶的水平截面积为生长隔区水平截面积的0.01～100％。

为了提高铸锭单晶硅的单晶比例，本发明是通过如下的铸锭单晶硅生长方法来实现。

一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长方法，使用上述铸锭单晶硅生长设备进行制备，包括如下步骤：

S1.预加热阶段：组装铸锭单晶硅生长设备，在生长隔区底部固定好籽晶并覆盖盛装多晶硅原料，检查炉体密封性并抽真空至炉体内压强在10^-3Pa-10^-4Pa范围内，充入惰性气体并维持压强在1000Pa-3000Pa范围内，启动加热器件加热炉体直至多晶硅原料熔化；预加热阶段内，通过调节加热器件的功率控制坩埚内部的温度由下至上逐渐升高，使坩埚内形成纵向的温度梯度；

S2.晶体生长阶段：检测籽晶熔化程度，当籽晶上部开始熔化时，调整加热器件功率的大小和比例，使晶体从籽晶熔化部位开始向上生长，定义晶体生长完全后高度值为M，检测晶体生长程度，当晶体生长到1/2M-2/3M时，调节保温组件和加热器件的位置，使坩埚受热改变，当晶体高度在3/4M之上时，持续降低加热器件的总功率P直至晶体生长结束；

S3.退火冷却阶段：晶体生长结束后，调节底座升降机构和下加热器升降机构使二者恢复至晶体生长前的位置，同时降低上加热器的功率P1，当坩埚内纵向的温度差值在100℃以内时，降低加热器件的总功率P直到降温结束。

本发明的有益效果：

(1)本发明涉及一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长设备，该设备在晶体生长区域和保温层之间设有多个独立功率控制的加热器件，共同调节坩埚周围的温度梯度，控制籽晶熔接、晶体生长界面和生长速度，确保晶体生长顺利进行。

(2)本发明涉及一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长设备，该生长设备的侧保温层和坩埚可以上下移动，协助加热器件参与温度梯度的调节，在生长更大公斤级的晶锭时可灵活控制晶体生长过程。

(3)本发明涉及一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长方法，该生长方法在坩埚内部靠近坩埚内壁位置用外隔板围起，使外隔板内部形成一个间隔区，外隔板阻挡了从坩埚内壁析出的多晶向坩埚内部延伸，大幅提升了A区和B区的晶锭的单晶比例；在间隔区内部固定有内隔板，内隔板将间隔区分割成多个生长隔区，在每个生长隔区的底部可选择固定安装籽晶，内隔板把相邻的晶体分隔开来，每个生长隔区为一个独立的晶体生长区间，避免了相邻晶体之间因为相互交叉生长而产生的晶界。该方法操作简单，却能大幅提高硅晶体的单晶比例。

(4)本发明涉及一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长方法，该方法在接种时籽晶能完全熔接，并利用温度梯度向上生长至晶体生长结束，得到完整的单晶，由于从籽晶到晶体上部都是单晶，下端的籽晶可以切割下来重新使用，显著降低了晶体生长成本。

(5)本发明涉及一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长方法，该方法完美地结合了多晶铸锭和直拉单晶硅的优点，具有晶体生长成本低、单晶比例高、电池效率高、光衰速度慢等优点，具有比直拉单晶硅更高的性价比。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明背景技术及对比例中使用的传统铸锭单晶硅生长设备结构示意图；

图2为本发明背景技术中传统铸锭单晶硅生长设备的俯视示意图；

图3为本发明所述铸锭单晶硅生长设备的纵向结构示意图；

图4为本发明所述铸锭单晶硅生长设备坩埚内的俯视结构示意图。

图中：1炉体，2上保温层，3下保温层，4侧保温层，5侧保温层升降机构，6底座，7底座升降机构，8坩埚，9坩埚固定件，10坩埚盖板，11上加热器，12侧加热器，13下加热器，14下加热器升降机构，15通气管，16外隔板，17内隔板，18间隔区，19生长区，20生长隔区，21籽晶。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1

如图3和图4所示，本实施例为一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长设备的具体实施方式。

一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长设备，包括炉体1、分别以不同方式设置在炉体1内壁上的上保温层2和下保温层3以及侧保温层4、设置在炉体1内的底座6、固定连接在底座6上的坩埚8、与坩埚8相适配的坩埚盖板10、设置在坩埚8外周的加热器件、贯通炉体1与坩埚8相连的通气管15、外隔板16、内隔板17以及检测组件(图中未示出)；内隔板17设置有多个，若干内隔板17固定在坩埚8内且将坩埚8内部分割成网格状独立的生长隔区20，每个生长隔区20底部安装籽晶21，在籽晶21上方覆盖有多晶硅原料；外隔板16设置在内隔板17外侧靠近坩埚8内壁处，外隔板16将坩埚8分割成间隔区18和生长区19，生长隔区20被划分在生长区19内部。

上保温层2、下保温层3和侧保温层4的材质为石墨制品、金属屏、氧化锆或氧化铝制品中的一种，侧保温层4通过侧保温层升降机构5滑动连接在炉体1内侧侧壁，下保温层3和底座6均通过底座升降机构7滑动连接在炉体1内。

坩埚8通过坩埚固定件9与底座6固定连接。

加热器件包括固定在上保温层2与坩埚盖板10之间的上加热器11、固定在侧保温层4与坩埚固定件9之间的侧加热器12、滑动连接在下保温层3与底座6之间的下加热器13，上加热器11贯穿上保温层2与炉体1的顶盖固定连接，侧加热器12贯穿侧保温层4与炉体1的侧壁固定连接。下加热器13通过下加热器升降机构14滑动连接在下保温层3与底座6之间，上加热器11、侧加热器12和下加热器13的设置数量不限且功率可独立调节，将加热器件的总功率定义为P、上加热器11的功率定义为P1、侧加热器12的功率定义为P2、下加热器13的功率定义为P3，加热器件的总功率P满足P＝P1+P2+P3。

外隔板16和内隔板17由耐高温的材料制备而成，其基质材料为石英玻璃、石英陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、石墨制品中的一种，基质材料表面可选择性的覆盖有氮化硅、氧化钡等涂层。生长隔区20的截面形状为相互独立的圆形、椭圆形、长方形、立方形、六边形、八边形、梯形中的一种或多种组合，且同一生长隔区20在不同纵向空间上的截面形状可为多种形状，本实施例中生长隔区20为面积相同的正方形，生长隔区20底部固定有籽晶21，籽晶21的水平截面积为生长隔区20水平截面积的0.01～100％。

检测组件包括内部装有石英棒的小型的波纹管，波纹管自身带有升降机构，炉体1顶部开设有通孔，波纹管在该通孔内滑动，通过测量坩埚8内籽晶21的位置来判断籽晶21的熔化程度以及晶体的生长高度，晶体生长完全后的生长高度值M根据坩埚8体积以及经验判断。

实施例2

本实施例为一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长方法的具体实施方式。

一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长方法，使用实施例1中所述的铸锭单晶硅生长设备进行制备，包括如下步骤：

S1.预加热阶段：组装铸锭单晶硅生长设备，在坩埚8内依次固定好外隔板16和内隔板17，外隔板16和内隔板17均由表面覆盖有氮化硅涂层的石英陶瓷材料制成，在生长隔区底部固定好厚度为35mm的籽晶21并覆盖盛装多晶硅原料，检查炉体密封性并抽真空至炉体内压强在10^-3Pa-10^-4Pa范围内，充入惰性气体并维持压强在1000Pa-3000Pa范围内，启动加热器件加热炉体直至多晶硅原料熔化；预加热阶段内，通过调节加热器件的功率控制坩埚内部的温度由下至上逐渐升高，使坩埚内形成纵向的温度梯度。

S2.晶体生长阶段：检测籽晶21熔化程度，当籽晶21上部开始熔化时，调整加热器件功率的大小和比例，主要措施是大幅度减小下加热器13的功率P3，同时向上提升侧保温层4，形成一个在垂直方向上温差大、水平方向上温差小的温度梯度，使晶体从籽晶21熔化部位开始向上生长，定义晶体生长完全后高度值为M，检测晶体生长程度，当晶体生长到1/2M-2/3M时，开启底座升降机构7和下加热器升降机构14，使坩埚8和下加热器13向下移动，当晶体高度在3/4M之上时，持续降低加热器件的总功率P直至晶体生长结束，总功率P可能以匀速或非匀速的速度降低。

S3.退火冷却阶段：晶体生长结束后，调节底座升降机构7和下加热器升降机构14使二者恢复至晶体生长前的位置，同时降低上加热器11的功率P1，当坩埚8内纵向的温度差值在100℃以内时，降低加热器件的总功率P直到降温结束，该步骤可参考现有技术的退火冷却阶段。

实施例3

本实施例中，炉体1的规格为G5多晶铸锭炉，外隔板16和内隔板17均由氮化硅材料制成，固定在生长隔区底部的籽晶21厚度为30mm，晶体生长完成后的高度为400mm。

实施例4

本实施例中，炉体1的规格为G5多晶铸锭炉，外隔板16由表面覆盖氮化硅涂层的石英陶瓷材料制成，内隔板17由氮化硅材料制成，固定在生长隔区底部的籽晶21厚度为25mm，晶体生长完成后的高度为400mm。

实施例5

本实施例中，炉体1的规格为G5多晶铸锭炉，外隔板16由氮化硅材料制成，内隔板17由表面覆盖氮化硅涂层的石英陶瓷材料制成，固定在生长隔区底部的籽晶21厚度为20mm，晶体生长完全后的高度为400mm。

对比例1

本对比例采用传统的铸锭单晶硅的制备设备和方法，传统制备设备如图1所示，即坩埚8内不设置外隔板16和内隔板17、加热器件的数量和布局也无法使坩埚8内部形成纵向的温度梯度、且坩埚8无法升降，铺设在坩埚8底部的单晶籽晶21厚度为30mm。

对比例2

本对比例采用传统的铸锭单晶硅的制备设备和方法，即坩埚8内不设置外隔板16和内隔板17，且铺设在坩埚8底部的单晶籽晶21厚度为25mm。

试验例1

选用依照实施例2至实施例5的生长方法制备出的单晶硅晶体，并选用对比例1和对比例2制备出的单晶硅晶体作为对照，观察并统计坩埚8内各区域单晶硅的生长情况。

统计结果如表1所示，表中，☆：单晶比例＜85％，□：85％≤单晶比例＜95％，△：95％≤单晶比例＜99％，○：单晶比例≥99％，√：籽晶可重复使用或大部分可重复使用，×：籽晶不能重复使用或少部分可重复使用。

表1试验例的统计结果

如表1所示，从表中的各项试验结果可以看出：使用此生长设备并经过此生长方法制备出来的单晶硅晶体，相比于目前由传统生长设备和方法制备出的单晶硅，具有节约加热器件功率、加热具有针对性、单晶比例高等优点。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长设备，包括炉体(1)、滑动设置在炉体(1)内壁上的保温组件、设置在炉体(1)内的底座(6)、固定连接在底座(6)上的坩埚(8)、与坩埚(8)相适配的坩埚盖板(10)、设置在坩埚(8)外周的加热器件、贯通炉体(1)与坩埚(8)相连的通气管(15)，保温组件和加热器件的位置可调，其特征在于：还包括若干固定在坩埚(8)内且将坩埚(8)内部分割成网格状独立的生长隔区(20)的内隔板(17)，每个生长隔区(20)底部安装籽晶(21)，在籽晶(21)上方覆盖有多晶硅原料。

2.根据权利要求1所述的一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长设备，其特征在于：还包括设置在内隔板(17)外侧靠近坩埚(8)内壁处的外隔板(16)，外隔板(16)将坩埚(8)分割成间隔区(18)和生长区(19)，生长隔区(20)在生长区(19)内。

3.根据权利要求1所述的一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长设备，其特征在于：所述保温组件包括上保温层(2)、下保温层(3)以及侧保温层(4)，侧保温层(4)通过侧保温层升降机构(5)滑动连接在炉体(1)内侧侧壁。

4.根据权利要求3所述的一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长设备，其特征在于：所述下保温层(3)和底座(6)均通过底座升降机构(7)滑动连接在炉体(1)内。

5.根据权利要求2或4所述的一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长设备，其特征在于：所述坩埚(8)通过坩埚固定件(9)与底座(6)固定连接，加热器件包括固定在上保温层(2)与坩埚盖板(10)之间的上加热器(11)、固定在侧保温层(4)与坩埚固定件(9)之间的侧加热器(12)、滑动连接在下保温层(3)与底座(6)之间的下加热器(13)，上加热器(11)贯穿上保温层(2)与炉体(1)的顶盖固定连接，侧加热器(12)贯穿侧保温层(4)与炉体(1)的侧壁固定连接，下加热器(13)通过下加热器升降机构(14)滑动连接在下保温层(3)与底座(6)之间。

6.根据权利要求5所述的一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长设备，其特征在于：所述上加热器(11)、侧加热器(12)和下加热器(13)的设置数量不限且功率可独立调节，将加热器件的总功率定义为P、上加热器(11)的功率定义为P1、侧加热器(12)的功率定义为P2、下加热器(13)的功率定义为P3，加热器件的总功率P满足P＝P1+P2+P3。

7.根据权利要求6所述的一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长设备，其特征在于：所述外隔板(16)和内隔板(17)由耐高温的材料制备而成，其基质材料为石英玻璃、石英陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、石墨制品中的一种，其基质材料的表面可涂覆有耐高温涂层，耐高温涂层可为氮化硅、氧化钡中的一种。

8.根据权利要求7所述的一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长设备，其特征在于：所述生长隔区(20)的截面形状为相互独立的圆形、椭圆形、长方形、立方形、六边形、八边形、梯形中的一种或多种组合，且同一生长隔区(20)在不同纵向空间上的截面形状可为多种形状。

9.根据权利要求8所述的一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长设备，其特征在于：所述生长隔区(20)底部固定有籽晶，籽晶的水平截面积为生长隔区(20)水平截面积的0.01～100％。

10.一种多隔区垂直温度梯度可调的铸锭单晶硅生长方法，其特征在于，使用权利要求6-9中任意一项所述的铸锭单晶硅生长设备进行制备，包括如下步骤：

S1.预加热阶段：组装铸锭单晶硅生长设备，在生长隔区(20)底部固定好籽晶并覆盖盛装多晶硅原料，检查炉体(1)密封性并抽真空至炉体(1)内压强在10^-3Pa-10^-4Pa范围内，充入惰性气体并维持压强在1000Pa-3000Pa范围内，启动加热器件加热炉体(1)直至多晶硅原料熔化；预加热阶段内，通过调节加热器件的功率控制坩埚(8)内部的温度由下至上逐渐升高，使坩埚(8)内形成纵向的温度梯度；

S2.晶体生长阶段：检测籽晶熔化程度，当籽晶上部开始熔化时，调整加热器件功率的大小和比例，使晶体从籽晶熔化部位开始向上生长，定义晶体生长完全后高度值为M，检测晶体生长程度，当晶体生长到1/2M-2/3M时，调节保温组件和加热器件的位置，使坩埚(8)受热改变，当晶体高度在3/4M之上时，持续降低加热器件的总功率P直至晶体生长结束；

S3.退火冷却阶段：晶体生长结束后，调节底座升降机构(7)和下加热器升降机构(14)使二者恢复至晶体生长前的位置，同时降低上加热器(11)的功率P1，当坩埚(8)内纵向的温度差值在100℃以内时，降低加热器件的总功率P直到降温结束。

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