CN218596568U - 一种单晶硅棒拉制装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种单晶硅棒拉制装置，所述单晶硅棒拉制装置包括：炉体；坩埚，所述坩埚设置于所述炉体内，用于容纳硅液，以从所述硅液中生长单晶硅棒；换热器，所述换热器设置在所述炉体内，且位于所述坩埚的上方；热屏，所述热屏套设在所述换热器外，且与所述换热器之间形成间隙；以及，环状的磁控装置，所述磁控装置嵌设于所述换热器与所述热屏之间的间隙内，且靠近所述硅液设置，以在所述硅液内形成磁场。本申请实施例中，所述磁控装置可以在所述硅液内形成磁场，抑制所述硅液内部的热对流，降低所述硅液中的杂质含量，提高所述单晶硅棒的拉晶品质。而且，无需改变现有的单晶硅棒装置的原有部件即可实施，通用性较好，实施成本较低。

Description

一种单晶硅棒拉制装置

技术领域

本申请属于光伏技术领域，具体涉及一种单晶硅棒拉制装置。

背景技术

近年来，光伏发电作为绿色能源以及人类可持续发展的主要能源的一种，日益受到世界各国的重视并得到大力发展。单晶硅片作为光伏发电的一种基础材料，有着广泛的市场需求。单晶硅片通常由单晶硅棒进行切片处理得到，单晶硅棒则可以由硅液生长拉制而成。

目前，为了提高晶体生长速度，通常会在炉体内设置换热器，以通过换热器将单晶硅棒结晶时释放的热量快速的带出炉外。然而，换热器在带走热量的同时，也会降低固液界面处的温度，加剧硅液内部的温差，使得硅液内部的熔体对流加剧，将硅液内的含氧化合物带到固液界面并进入单晶硅棒，降低单晶硅棒的品质。现有的技术中，为了抑制硅液内部的溶体对流，通常在单晶硅棒拉制装置中引入了磁控装置。

然而，发明人在研究现有技术的过程中发现，现有的单晶硅棒拉制装置中，磁控装置通常只能对纵向或者横向单一方向的硅液热对流向进行抑制，抑制作用较为有限。且现有磁场发生设备多安装于炉体外，结构复杂且庞大，需要对原有的拉晶装置进行较大改造，工程量大，周期长，大大增加了生产成本。

实用新型内容

本申请旨在提供一种单晶硅棒拉制装置，以解决现有的单晶硅棒拉制装置拉晶品质低且难以进行磁控装置的改制的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

本申请公开了一种单晶硅棒拉制装置，所述单晶硅棒拉制装置包括：

炉体；

坩埚，所述坩埚设置于所述炉体内，用于容纳硅液，以从所述硅液中生长单晶硅棒；

换热器，所述换热器设置在所述炉体内，且位于所述坩埚的上方；

热屏，所述热屏套设在所述换热器外，且与所述换热器之间形成间隙；

以及，环状的磁控装置，所述磁控装置嵌设于所述换热器与所述热屏之间的间隙内，且靠近所述硅液设置，以在所述硅液内形成磁场。

可选地，所述磁控装置包括环状的壳体以及环状的磁性件；

所述壳体嵌设于所述换热器与所述热屏之间的间隙内，且与所述换热器连接；

所述壳体内设有环状腔体，所述磁性件设置于所述环状腔体内。

可选地，所述壳体上设置有第一进液口和第一出液口，所述第一进液口和所述第一出液口皆与所述环状腔体连通；其中，

所述第一进液口用于将冷却介质导入所述环状腔体内，所述第一出液口用于将所述环状腔体内的所述冷却介质导出。

可选地，所述换热器上设置有第二进液口和第二出液口，所述第二进液口用于将冷却介质导入所述换热器内，所述第二出液口用于将所述换热器内的所述冷却介质导出；其中，

所述第一进液口与所述第二进液口连通，所述第一出液口与所述第二出液口连通。

可选地，所述磁性件的外壁与所述环状腔体的内壁之间存在间隙，所述冷却介质填充于所述间隙。

可选地，所述环状腔体的底部设置有多个间隔设置的支撑块，所述支撑块连接在所述磁性件的底部，以使所述磁性件与所述环状腔体形成所述间隙；

和/或，所述环状腔体的内侧壁上设置有多个间隔分布的第一凸台，所述第一凸台朝向所述磁性件延伸，所述磁性件在与所述多个第一凸台对应的位置设置有多个第二凸台，一个所述第二凸台与一个所述第一凸台配合，以使所述磁性件与所述环状腔体形成所述间隙。

可选地，所述磁性件为铁磁件；其中，

所述铁磁件为环状的一体成型结构；

或者，所述铁磁件为分体结构，所述铁磁件包括多个磁块，所述多个磁块沿所述环状腔体的周向依次分布以形成环状结构。

可选地，所述磁性件为电磁线圈；其中，

所述电磁线圈的轴向与所述环状腔体的轴向垂直，所述电磁线圈用于形成横向磁场；

或者，所述电磁线圈的轴向与所述环状腔体的轴向平行，所述电磁线圈用于形成竖向磁场。

可选地，所述磁性件为电磁线圈；其中，

所述电磁线圈的轴向与所述环状腔体的轴向呈预设夹角设置，所述预设夹角为直角之外的夹角。

可选地，所述磁控装置的内径大于所述单晶硅棒的外径，所述磁控装置的外径小于所述坩埚的内径。

可选地，所述磁控装置的内径与所述单晶硅棒的外径之间的差值大于或者等于4厘米，且小于或者等于20厘米。

本申请实施例中，在单晶硅棒的拉制过程中，所述换热器可以用于将单晶硅棒结晶时释放的热量快速带走，提高所述单晶硅棒的拉制速度。同时，所述磁控装置可以在所述坩埚的硅液内形成磁场，所述磁场可以用于抑制所述硅液内部的热对流，减少所述硅液对所述坩埚壁的冲刷，降低所述硅液中的杂质含量，从而，提高了所述单晶硅棒的拉晶品质。而且，通过将所述磁控装置嵌设于所述换热器与所述热屏之间的间隙内，无需改变现有的单晶硅棒装置的原有部件即可实施，通用性较好，实施成本较低。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例所述的一种单晶硅棒拉制装置的结构示意图；

图2是本申请实施例所述的磁性组件在硅液中形成的勾形磁场示意图；

图3是本申请实施例所述的一种单晶硅棒拉制装置中电磁线圈布局示意图之一；

图4是图3所示的电磁线圈产生的磁场示意图；

图5是本申请实施例所述的一种单晶硅棒拉制装置中电磁线圈布局示意图之二；

图6是图5所示的电磁线圈产生的磁场示意图。

附图标记：10－坩埚，11－换热器，111－第二进液口，112－第二出液口， 12－热屏，121－支撑凸台，13－磁控装置，130－磁场线，131－壳体，132－磁性件，133－第一进液口，134－第一出液口，135－支撑块，20－硅液，30－单晶硅棒，A－电流入射方向，B－电流出射方向。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1，示出了本申请实施例所述的一种单晶硅棒拉制装置的结构示意图，如图1所示，所述单晶硅棒拉制装置具体可以包括：炉体(图中未示出)；坩埚10，坩埚10设置于所述炉体内，用于容纳硅液20，以从硅液20中生长单晶硅棒30；换热器11，换热器11设置在所述炉体内，且位于坩埚10的上方；热屏12，热屏12套设在换热器11外，且与换热器11之间形成间隙；以及，环状的磁控装置，磁控装置13嵌设于换热器11与热屏12之间的间隙内，且靠近硅液20设置，以在硅液20内形成磁场。

本申请实施例中，在单晶硅棒30的拉制过程中，换热器11可以用于将单晶硅棒30结晶时释放的热量快速带走，提高单晶硅棒30的拉制速度。同时，磁控装置13可以在坩埚10的硅液20内形成磁场，所述磁场可以用于抑制硅液 20内部的热对流，减少硅液20对坩埚21壁的冲刷，降低硅液20中的杂质含量，从而，提高了单晶硅棒30的拉晶品质。而且，通过将磁控装置13嵌设于换热器11与热屏12之间的间隙内，无需改变现有的单晶硅棒装置的原有部件即可实施，通用性较好，实施成本较低。

具体的，所述单晶硅棒拉制装置可以为单晶炉。所述炉体作为所述单晶硅棒拉制装置的主结构件，可以容纳并固定坩埚10、换热器11以及热屏12等。示例的，坩埚10可以为单坩埚、双坩埚等，坩埚10可以用于容纳硅料。在加热器将坩埚10内的硅料加热成硅液20后，可以在硅液20的单晶生长界面生长出单晶硅棒30。

如图1所示，换热器11的内部可以设置有用于单晶硅棒30穿设的拉晶通道。换热器11可以套设在单晶硅棒30外，热屏12可以套设在换热器11外，且与换热器11之间形成间隙。在实际应用中，换热器11可以吸收单晶硅棒30 结晶时辐射出的热量，并将吸收的热量传输至所述炉体外，从而提升单晶硅棒 30的纵向温度梯度并提高单晶硅棒30的晶体生长速度，热屏12则可以对所述炉体内的气体进行导流，并提供稳定的热场环境。示例地，换热器11可以为水冷换热器或者风冷换热器中的任意一种，本申请实施例仅以换热器11为水冷换热器为例进行说明，其他类型的换热器11参照执行即可。

本申请实施例中，可以在换热器11与热屏12之间的间隙内设置环状的磁控组件13，具体的，磁控组件13可以套设在换热器11外且与换热器11之间形成一定的间隙。如图1所示，磁控组件13可以靠近坩埚10设置，并且，磁控组件13的至少部分可以伸入坩埚10内，以使得磁控组件13可以靠近坩埚 10内的硅液20设置，并在硅液20内形成勾型磁场。在具体的应用中，硅液20 内部的勾形磁场可以用于抑制硅液20的纵向热对流、横向热对流以及其他方向的热对流。这样，就可以降低硅液20中的杂质含量，从而，提高了单晶硅棒 30的品质。

参照图2，示出了本申请实施例所述的磁性组件在硅液中形成的勾形磁场示意图。如图2所示，所述勾型磁场在硅液20内的磁感线为圆弧状的磁感线。这样，部分磁感线能够切割硅液20中的纵向热对流，产生洛伦兹力，对硅液 20中的纵向热对流实现抑制作用。同时，其中另一部分磁感线能够切割硅液20 中的横向热对流，产生洛伦兹力，对硅液20中的横向热对流实现抑制作用。而且，磁感线还能够切割纵向和横向之外的其他方向的热对流产生洛伦兹力。示例的，所述其他方向可以为与横向之间的倾角为45°、60°等方向。这样，通过对硅液20中的多个方向的热对流均进行抑制，可以减少硅液20对坩埚10 壁的冲刷，降低硅液20中的杂质含量，从而，提升所述单晶硅棒30的品质。

在实际应用中，可以在所述单晶硅棒拉制装置的开发阶段增加磁控装置13，也可以对现有的单晶硅棒拉制装置进行改制，以得到带有磁控装置13的单晶硅棒拉制装置。

具体的，在对现有的单晶硅棒拉制装置进行改制的过程中，仅需将环状的磁控装置13嵌设在换热器11和热屏12之间的间隙即可，无需对现有的换热器 11、热屏12的结构和位置进行更改即可实施本申请的技术方案，易于实施且通用性较好，实施成本较低。

在本申请的一些可选实施例中，磁控装置具体可以包括环状的壳体131以及环状的磁性件132；壳体131嵌设于换热器11与热屏12之间的间隙内，且与热屏12连接；壳体131内设有环状腔体，磁性件132设置于所述环状腔体内。壳体131可以用于支撑和保护磁性件132，提升磁性件132的使用寿命。

具体的，热屏12可以包括侧壁和底壁，壳体131可以连接在所述热屏12 的底壁。由于坩埚10通常设置在热屏12的下方，通过将壳体131设置于热屏 12的底壁，可以使得磁性件132尽量靠近坩埚10设置，减小磁性件132与坩埚10内的硅液20之间的距离。

示例的，可以在热屏12的底部设置支撑凸台121，并将壳体131的底部连接在支撑凸台121上，以实现磁控装置13与热屏12之间的连接。具体的，壳体131与支撑凸台121之间的连接方式可以包括但不局限与紧固件连接、焊接连接中的至少一种，本申请实施例对此不做限定。

可选地，壳体131上设置有第一进液口133和第一出液口134，第一进液口133和第一出液口134皆与所述环状腔体连通；其中，第一进液口133可以用于将冷却介质导入所述环状腔体内，第一出液口134用于将所述环状腔体内的所述冷却介质导出，以实现所述冷却介质在所述环状腔体内的循环，冷却所述环状腔体内的磁性件132。从而，避免硅液20的高温导致磁性件132消磁或者损坏，从而，可以使得磁性件132在适合的温度下工作，提高磁性件132的使用寿命。本实施例，在磁性件132的外壁设置有密封件，用以避免冷却介质与磁性件直接接触。

示例的，所述冷却介质可以包括但不局限于冷却水、冷却气体等，本申请实施例对于所述冷却介质不做具体限定。

可选地，换热器11上设置有第二进液口111和第二出液口112，第二进液口111可以用于将冷却介质导入换热器11内，第二出液口112可以用于将换热器11内的所述冷却介质导出，以实现冷却介质在换热器11内部的循环。如图 1所示，第一进液口133可以与第二进液口111连通，第一出液口134与第二出液口112连通，即磁控装置13可以与换热器11共用冷却系统。这样，就可以避免额外设置冷却装置来实现磁控装置13的冷却，简化磁控装置13的结构，从而，可以简化所述单晶硅棒拉制装置整体结构。

本申请实施例中，磁性件132的外壁与所述环状腔体的内壁之间存在间隙，所述冷却介质填充于所述间隙以带走磁性件132的热量，以使壳体131内的磁性件132得以在合适的温度下工作，提高磁性件132的使用寿命。

具体的应用中，壳体131的材质可以为铜、铁、铝或铜、铁、铝的合金，而且，壳体131各部分的材质可相同也可不同。例如，为了达到最佳的冷却效果，壳体131可以整体选用高导热率的铜材质。又如，为了达到低的加工成本，壳体131可以整体选用不锈钢材质。再如，为了兼顾降温效果与经济性，靠近热源(坩埚10)的底板可以使用高导热的铜材质，其余部分选取不锈钢材质。

在具体的应用中，壳体131和磁性件132的形状皆可以为环状。所述环状腔体的最小内径可以大于磁性件132的内径，磁性件132的最大外径可以小于于所述环状腔体的外径，以使得磁性件132与所述环状腔体的侧部之间能够形成间隙。而且，磁性件132的底部与所述环状腔体的底部之间也可以存在间隙。这样，就可以使得所述冷却介质能够充分的填充在磁性件132侧面以及底部的间隙内，以快速地磁性件132表面的热量。

可选地，所述环状腔体的底部设置有多个间隔设置的支撑块135，支撑块 135连接在壳体131的底部，以使磁性件132与所述环状腔体形成间隙，以便于冷却介质填充在磁性件132的底部，实现对于磁性件132底部的冷却。

和/或，所述环状腔体的内侧壁上设置有多个间隔分布的第一凸台，所述第一凸台朝向磁性件132延伸，磁性件132在与所述多个第一凸台对应的位置设置有多个第二凸台，一个所述第二凸台与一个所述第一凸台配合，以使磁性件 132的侧面与所述环状腔体形成间隙，便于所述冷却介质填充在磁性件132的侧面，实现对于磁性件132侧面的冷却。

在实际应用中，多个支撑块135以及多个所述第一凸台需要间隔分布，即，支撑块135之间，以及所述第一凸台之间需要形成能够供所述冷却介质流通的通道，以使得所述冷却介质能够沿磁性件132的外侧流动，实现对于磁性件132 的冷却。在实际应用中，为了提升所述冷却介质对于磁性件132的冷却效果，磁性件132的外表面90％的以上的面积需要与所述冷却介质接触，即支撑块135 和所述第二凸台在磁性件132的外表面所占的面积不能超过10％。

在本申请的一些可选实施例中，磁性件132为铁磁件，所述铁磁件可以包括但不局限于钐钴磁铁、钕铁硼磁铁以及氧化铁磁铁中的任意一种。由于铁磁件的结构简单且成本较低，在磁性件132为铁磁件的情况下，可以使得磁性件 132的结构相应较为简单，且成本较低。

可选地，所述铁磁件可以为环状的一体成型结构，即所述铁磁件可以为整体式结构，结构简单且装配工艺较为简单。或者，所述铁磁件为分体结构，所述铁磁件包括多个磁块，所述多个磁块沿环状腔体的周向依次分布以形成环状结构，在实际应用中，所述多个磁块的形状、位置以及相邻的两个磁块之间的间隔可以根据实际情况进行设定，这样，就可以极大的提高磁性件132的布局灵活性。

具体的，所述铁磁件可以包括第一磁极和第二磁极，所述第一磁极和所述第二磁极的极性相反。在实际应用中，所述第一磁极可以设置在所述铁磁件的顶部，所述第二磁极可以设置在所述铁磁件的底部，或者，所述第一磁极设置在所述铁磁件的外侧，所述第二磁极设置在所述铁磁件的内侧。本申请实施例对于所述第一磁极和所述第二磁极的具体位置可以不做限定。

示例地，所述第一磁极可以为N极和S极中的其中之一，所述第二磁极可以为N极和S极中的其中另一。

在本申请的一些可选实施例中，磁性件132还可以为电磁线圈，所述电磁线圈在通电的情况下可以产生磁场，抑制硅液20内部的磁对流。

参照图3，示出了本申请实施例所述的一种单晶硅棒拉制装置中电磁线圈布局示意图之一，参照图4，示出了图3所示的电磁线圈产生的磁场示意图。如图3所示，所述电磁线圈的轴向可以与环状腔体的轴向垂直，即环状腔体的轴向为竖直方向，所述电磁线圈的轴向为横向(即环状腔体的径向)，所述电磁线圈的电流入射方向A可以位于上方，电流出射方向B可以位于下方。所述电磁线圈可以用于形成如图4所示的横向磁场。

如图4所示，所述横向磁场在坩埚10硅液20内的磁感线为圆弧状的磁感线。这样，部分磁感线能够切割硅液20中的纵向热对流，产生洛伦兹力，对硅液20中的纵向热对流实现抑制作用。同时，其中另一部分磁感线能够切割硅液 20中的横向热对流，产生洛伦兹力，对硅液20中的横向热对流实现抑制作用。而且，磁感线还能够切割纵向和横向之外的其他方向的热对流产生洛伦兹力。这样，就可以对硅液20中的多个方向的热对流均进行抑制，减少硅液20对坩埚10壁的冲刷，降低硅液20中的杂质含量，提高所述单晶硅棒30的品质。

参照图5，示出了本申请实施例所述的一种单晶硅棒拉制装置中电磁线圈布局示意图之二，参照图6，示出了图5所示的电磁线圈产生的磁场示意图。如图5所示，所述电磁线圈的轴向与所述环状腔体的轴向平行，即环状腔体的轴向为竖直方向，所述电磁线圈的轴向也为竖直方向，所述电磁线圈的电流入射方向A可以位于外侧，电流出射方向B可以位于里侧。所述电磁线圈可以用于形成图6所示的竖向磁场。

如图6所示，所述竖向磁场在坩埚10硅液20内的磁感线为圆弧状的磁感线。这样，部分磁感线能够切割硅液20中的纵向热对流，产生洛伦兹力，对硅液20中的纵向热对流实现抑制作用。同时，其中另一部分磁感线能够切割硅液 20中的横向热对流，产生洛伦兹力，对硅液20中的横向热对流实现抑制作用。而且，磁感线还能够切割纵向和横向之外的其他方向的热对流产生洛伦兹力。这样，就可以对硅液20中的多个方向的热对流均进行抑制，可以减少硅液20 对坩埚10壁的冲刷，降低硅液20中的杂质含量,提高所述单晶硅棒30的品质。

需要说明的是，在实际应用中，在磁性件132为电磁线圈的情况下，本领域技术人员可以将所述电磁线圈按照图3所示的方式布局，也可以按照图5所示的方式布局，本申请实施例对此不做限定。但是，通过对比图3和图5所示的磁场示意图，可以得到，在同等条件下，图3所示的磁场更加有利于从多个方向实现对硅液20的热对流，因此，可以优选图3所示的布局方式。

可选地，在所述电磁线圈的轴向与所述环状腔体的轴向垂直的情况下，所述电磁线圈的数量可以为多个，多个所述电磁线圈沿所述环状腔体的周向间隔分布，以形成环状的磁性件132。在实际应用中，所述多个电磁线圈产生的磁场可以交叠，以从更多的方向抑制硅液20内部的热对流，进一步减小硅液20 对坩埚10壁的冲击。

可选地，在所述电磁线圈的轴向与所述环状腔体的轴向平行的情况下，所述电磁线圈的数量为一个或者多个。其中，在所述电磁线圈为一个的情况下，所述电磁线圈可以呈环状分布，且套设在换热器11的拉晶通道外。在所述电磁线圈为多个的情况下，多个所述电磁现状沿周向间隔分布，以形成环状的磁性件132。在实际应用中，所述多个电磁线圈产生的磁场可以交叠，以从更多的方向抑制硅液20内部的热对流，进一步减小硅液20对坩埚10壁的冲击。

在本申请的另一些可选实施例中，磁性件132可以为电磁线圈，所述电磁线圈的轴向与所述环状腔体的轴向呈预设夹角设置，所述预设夹角为直角之外的夹角，以使得所述电磁线圈可以产生介于图4所示的横向磁场和图6所示的竖向磁场之间的中间磁场。

在具体的应用中，所述中间磁场在坩埚10硅液20内的磁感线为圆弧状的磁感线。这样，部分磁感线能够切割硅液20中的纵向热对流，产生洛伦兹力，对硅液20中的纵向热对流实现抑制作用。同时，其中另一部分磁感线能够切割硅液20中的横向热对流，产生洛伦兹力，对硅液20中的横向热对流实现抑制作用。而且，磁感线还能够切割纵向和横向之外的其他方向的热对流产生洛伦兹力。这样，就可以对硅液20中的多个方向的热对流均进行抑制，可以减少硅液20对坩埚10壁的冲刷，降低硅液20中的杂质含量,提高所述单晶硅棒30的品质。

需要说明的是，在实际应用中，所述预设夹角的值可以根据实际情况进行设定，例如，所述预设夹角可以为30度、50度、85度或者140度等，本申请实施例对于预设夹角的具体值可以不做限定。

本申请实施例中，磁控装置13的内径可以大于单晶硅棒30的外径，以使得磁控装置13与单晶硅棒30之间能够形成一定的间隙，以便于氩气等工作气体流经磁控装置13与单晶硅棒30之间的间隙，带走单晶硅棒30的结晶潜热。而且，磁控装置13的外径可以小于坩埚10的内径。在磁控装置13部分延伸至坩埚10内的情况下，磁控装置13的侧壁与坩埚10的内壁之间可以形成一定的间隙，避免磁控装置13与坩埚10之间发生碰撞。

可选地，磁控装置13的内径与单晶硅棒30的外径之间的差值大于或者等于4厘米，且小于或者等于20厘米，这样，就可以使得工作气体以合适的速度流经磁控装置13与单晶硅棒30之间的间隙，带走单晶硅棒30的结晶潜热，又可以避免工作气体扰动坩埚10内硅液20的表面，提高硅液20表面的平稳性，进而，可以提升单晶硅棒30的品质。

示例地，磁控装置13的内径与单晶硅棒30的外径之间的差值可以为4厘米、6厘米、9厘米、14厘米、20厘米或者22厘米等，本申请实施例对此不做限定。

综上，本申请实施例所述的单晶硅棒拉制装置至少可以包括以下优点：

本申请实施例中，在单晶硅棒的拉制过程中，所述换热器可以用于将单晶硅棒结晶时释放的热量快速带走，提高所述单晶硅棒的拉制速度。同时，所述磁控装置可以在所述坩埚的硅液内形成磁场，所述磁场可以用于抑制所述硅液内部的热对流，减少所述硅液对所述坩埚壁的冲刷，降低所述硅液中的杂质含量，从而，提高了所述单晶硅棒的拉晶品质。而且，通过将所述磁控装置嵌设于所述换热器与所述热屏之间的间隙内，无需改变现有的单晶硅棒装置的原有部件即可实施，通用性较好，实施成本较低。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述单晶硅棒拉制装置包括：

炉体；

坩埚，所述坩埚设置于所述炉体内，用于容纳硅液，以从所述硅液中生长单晶硅棒；

换热器，所述换热器设置在所述炉体内，且位于所述坩埚的上方；

热屏，所述热屏套设在所述换热器外，且与所述换热器之间形成间隙；

以及，环状的磁控装置，所述磁控装置嵌设于所述换热器与所述热屏之间的间隙内，且靠近所述硅液设置，以在所述硅液内形成磁场。

2.根据权利要求1所述的单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述磁控装置包括环状的壳体以及环状的磁性件；

所述壳体嵌设于所述换热器与所述热屏之间的间隙内，且与所述换热器连接；

所述壳体内设有环状腔体，所述磁性件设置于所述环状腔体内。

3.根据权利要求2所述的单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述壳体上设置有第一进液口和第一出液口，所述第一进液口和所述第一出液口皆与所述环状腔体连通；其中，

所述第一进液口用于将冷却介质导入所述环状腔体内，所述第一出液口用于将所述环状腔体内的所述冷却介质导出。

4.根据权利要求3所述的单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述换热器上设置有第二进液口和第二出液口，所述第二进液口用于将冷却介质导入所述换热器内，所述第二出液口用于将所述换热器内的所述冷却介质导出；其中，

所述第一进液口与所述第二进液口连通，所述第一出液口与所述第二出液口连通。

5.根据权利要求3所述的单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述磁性件的外壁与所述环状腔体的内壁之间存在间隙，所述冷却介质填充于所述间隙。

6.根据权利要求5所述的单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述环状腔体的底部设置有多个间隔设置的支撑块，所述支撑块连接在所述磁性件的底部，以使所述磁性件与所述环状腔体形成所述间隙；

和/或，所述环状腔体的内侧壁上设置有多个间隔分布的第一凸台，所述第一凸台朝向所述磁性件延伸，所述磁性件在与所述多个第一凸台对应的位置设置有多个第二凸台，一个所述第二凸台与一个所述第一凸台配合，以使所述磁性件与所述环状腔体形成所述间隙。

7.根据权利要求2所述的单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述磁性件为铁磁件；其中，

所述铁磁件为环状的一体成型结构；

或者，所述铁磁件为分体结构，所述铁磁件包括多个磁块，所述多个磁块沿所述环状腔体的周向依次分布以形成环状结构。

8.根据权利要求2所述的单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述磁性件为电磁线圈；其中，

所述电磁线圈的轴向与所述环状腔体的轴向垂直，所述电磁线圈用于形成横向磁场；

或者，所述电磁线圈的轴向与所述环状腔体的轴向平行，所述电磁线圈用于形成竖向磁场。

9.根据权利要求2所述的单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述磁性件为电磁线圈；其中，

所述电磁线圈的轴向与所述环状腔体的轴向呈预设夹角设置，所述预设夹角为直角之外的夹角。

10.根据权利要求1所述的单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述磁控装置的内径大于所述单晶硅棒的外径，所述磁控装置的外径小于所述坩埚的内径。

11.根据权利要求10所述的单晶硅棒拉制装置，其特征在于，所述磁控装置的内径与所述单晶硅棒的外径之间的差值大于或者等于4厘米，且小于或者等于20厘米。

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