JP2003165800A - Particulate metal crystal and method for producing the same - Google Patents

Particulate metal crystal and method for producing the same

Info

Publication number
JP2003165800A
JP2003165800A JP2001361551A JP2001361551A JP2003165800A JP 2003165800 A JP2003165800 A JP 2003165800A JP 2001361551 A JP2001361551 A JP 2001361551A JP 2001361551 A JP2001361551 A JP 2001361551A JP 2003165800 A JP2003165800 A JP 2003165800A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
particles
crystal
metal
producing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001361551A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Kitahara
暢之 北原
Toshio Suzuki
俊夫 鈴木
Noboru Suda
昇 須田
Makoto Sugawara
信 菅原
Hisao Arimune
久雄 有宗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2001361551A priority Critical patent/JP2003165800A/en
Priority to US10/277,610 priority patent/US7001543B2/en
Publication of JP2003165800A publication Critical patent/JP2003165800A/en
Priority to US12/030,452 priority patent/USRE41512E1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably produce particulate silicon having high crystallinity, and also produce a silicon particle having high crystallinity at a lower cost, when the particulate silicon is produced. <P>SOLUTION: Liquid drops of metal melt are discharged and dropped from the nozzle 2 of a crucible 1, and these liquid drops are solidified while being dropped, so as to produce a particulate metal crystal. Particles to be crystal nucleus are added to the metal melt and liquid drops containing the metal melt having the crystal nucleus are discharged from a nozzle member. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は粒状金属結晶の製造
装置と製造方法に関し、特に光電変換装置に用いられる
シリコン粒子の作製などに用いる粒状金属結晶とその製
造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for producing granular metal crystals, and more particularly to a granular metal crystal used for producing silicon particles used in a photoelectric conversion device and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】太陽
電池の開発では、性能面での効率、資源の有限性、ある
いは製造コストなどといった市場ニーズを捉えて開発が
されている。その有望な太陽電池の一つとして、球状シ
リコンを用いた光電変換素子が活発に開発されている。
2. Description of the Related Art In the development of solar cells, market needs such as efficiency in terms of performance, finiteness of resources, or manufacturing cost are taken into consideration. As one of the promising solar cells, a photoelectric conversion element using spherical silicon has been actively developed.

【0003】現在、粒状シリコンを作製するための原料
は、単結晶シリコン材料を粉砕した結果として発生する
シリコンの微小粒子や流動床法によって気相合成された
高純度シリコンを用いている。それら原料のサイズある
いは重量による分別を行った後に、赤外線や高周波コイ
ルを用いて原料を容器内で再度溶融し、その後に自由落
下させることで球状化させる方法(例えばWO99/2
2048号公報、米国特許第4188177号公報等を
参照)であったり、同じく高周波プラズマ加熱溶融(特
開平5−78115号)により球状化させる方法が用い
られている。また、米国特許第4188177号にもあ
るように、落下により作製される球のうち、ティアー状
の粒子はそれを構成する結晶粒子が3〜5個程度以下の
結晶粒で構成された高い結晶性をもつとされている。
At present, as raw materials for producing granular silicon, fine particles of silicon generated as a result of pulverizing a single crystal silicon material or high-purity silicon vapor-phase-synthesized by a fluidized bed method are used. A method in which the raw materials are separated according to size or weight, and then the raw materials are melted again in a container using an infrared ray or a high-frequency coil, and then free-falled to be spheroidized (for example, WO99 / 2).
No. 2048, U.S. Pat. No. 4,188,177, etc.), or a method of spheroidizing by high-frequency plasma heating and melting (JP-A-5-78115) is also used. Further, as in US Pat. No. 4,188,177, among the spheres produced by dropping, the tear-shaped particles have high crystallinity in which the crystal particles constituting the tear-shaped particles are about 3 to 5 or less. It is said to have.

【0004】しかしながら、これらの方法では原料の重
量の均一化や不純物量の制御といった点から問題があっ
た。すなわち、重量のバラツキは、作られる球の大きさ
にそのまま反映されるため、均一な重量の原料が望まれ
る。従って、ボールソーラー太陽電池向けに有効な大き
さに対応する重量の原料を粉砕や分級などの手法で効率
よく得ることはシリコンなどの金属材料では困難であ
る。
However, these methods have problems in that the weight of the raw material is made uniform and the amount of impurities is controlled. That is, since the variation in weight is directly reflected on the size of the sphere to be made, a raw material having a uniform weight is desired. Therefore, it is difficult for a metal material such as silicon to efficiently obtain a raw material having a weight corresponding to an effective size for a ball solar solar cell by a method such as crushing or classification.

【0005】また、そのように粉砕や分級された原料に
半導体材料として一定の不純物を添加するには、初めか
ら原料中に混入させておいたり、あとから添加すること
が必要である。従って、その原料を作製する段階で例え
ば単結晶作製時に不純物を添加する方法や、粉砕後に気
相中で不純物を添加し拡散する方法などが用いられる。
しかし、粉砕をする工程においては、粉砕メディアから
のコンタミが生じることから工程が複雑になったり、高
価な設備を用るためにコスト増加が避けられない。
Further, in order to add a certain amount of impurities as a semiconductor material to the pulverized or classified raw material, it is necessary to mix it into the raw material from the beginning or add it later. Therefore, for example, a method of adding an impurity at the time of producing the raw material at the time of producing a single crystal, a method of adding an impurity in a gas phase after pulverization and diffusing, and the like are used.
However, in the crushing process, contamination is generated from the crushing media, which complicates the process and requires expensive equipment, which inevitably increases costs.

【0006】この問題を解決する方法として、原料へ一
定の純度となるように添加する微量不純物を予め調合し
て坩堝の中で一旦溶融し、それを排出させると同時に粒
子化する方法が取られている(米国特許第607447
6号参照)。しかしながら、製造されるシリコン粒子は
1mmをこえる大きさの粒子であり、その結晶性を上げ
るために溶融、例えば一旦作製した球状粒子の表面へ酸
化皮膜を合成するといった工夫をすると同時に、冷却工
程においても十分な冷却の温度プロファイルの制御を必
要とするプロセスであり、その条件を安定に維持するこ
とが困難なものである。しかも、球を一つづつ時間をか
けて作製しており、その生産性は極めて低いものであ
る。すなわち、大量の粒子を必要とする太陽電池素子を
形成するための粒子の作製工程としては不向きなもので
ある。
As a method for solving this problem, a method is used in which a trace amount of impurities to be added to the raw material so as to have a certain purity is preliminarily blended, melted once in the crucible, discharged, and at the same time made into particles. (US Pat. No. 607447)
(See No. 6). However, the silicon particles produced are particles having a size of more than 1 mm, and in order to increase the crystallinity, such measures as melting, for example, synthesizing an oxide film on the surface of the spherical particles once produced, and at the same time, in the cooling step, Is a process that requires sufficient control of the cooling temperature profile, and it is difficult to maintain that condition stably. Moreover, the spheres are produced one by one, and the productivity is extremely low. That is, it is unsuitable as a particle production process for forming a solar cell element that requires a large amount of particles.

【0007】また、これらの方法とは別に、米国特許第
4430150号や特開平11−12091号にあるよ
うに球状の金属粒子を用いてその形状を球状に維持する
ために、その周囲を酸化皮膜で覆った後、熱処理して再
結晶化させて単結晶を作製しようとするものが提案され
ている。
In addition to these methods, as in US Pat. No. 4,430,150 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-12091, spherical metal particles are used to maintain their shape in a spherical shape, so that an oxide film is formed around them. It has been proposed that a single crystal be produced by covering the substrate with a heat treatment and then recrystallizing it by heat treatment.

【0008】しかしながら、この方法であっても、一旦
は、一定重量の球状シリコンあるいはシリコン粉末を安
定して作製する必要があるため、製造過程では造粒ある
いは粉砕と分級といった工程をとり入れる必要があり、
製造プロセスは煩雑で長くなり、生産性が低いものとな
ってしまう。
However, even with this method, it is necessary to temporarily produce a certain weight of spherical silicon or silicon powder, so it is necessary to incorporate steps such as granulation or pulverization and classification in the manufacturing process. ,
The manufacturing process is complicated and long, and the productivity is low.

【0009】本発明では、太陽電池向けに用いる球状シ
リコンを製造する場合に、その球状シリコンを安定して
高効率に作製すると同時に、高い結晶性をもったシリコ
ン粒子を低コストで製造可能な粒状金属結晶とその製造
方法を提供することを目的とする。
In the present invention, when spherical silicon used for solar cells is manufactured, the spherical silicon can be stably and efficiently manufactured, and at the same time, silicon particles having high crystallinity can be manufactured at low cost. An object is to provide a metal crystal and a method for producing the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る粒状金属結晶の製造方法では、坩堝
のノズル部から金属融液を滴状に排出して落下させると
ともに、この金属融液を落下中に冷却して凝固させるこ
とによって粒状金属結晶を製造する粒状金属結晶の製造
方法において、前記金属融液に結晶核となる粒子を添加
して滴状に排出することを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the method for producing granular metal crystals according to the first aspect of the present invention, the metal melt is discharged from the nozzle portion of the crucible in the form of drops and dropped. In a method for producing a granular metal crystal by cooling and solidifying a metal melt while falling, a method for producing a granular metal crystal is characterized in that particles serving as crystal nuclei are added to the metal melt and discharged in a drop shape. And

【0011】上記粒状金属結晶の製造方法では、前記金
属としてシリコンを用いることができる。
In the above-mentioned method for producing a granular metal crystal, silicon can be used as the metal.

【0012】上記粒状金属結晶の製造方法では、前記粒
子が、炭化珪素、酸化アルミニウム、酸化珪素、ダイヤ
モンドもしくは黒鉛のうちのいずれか一種以上からなる
ことが望ましい。
In the above-mentioned method for producing a granular metal crystal, it is desirable that the particles are made of any one or more of silicon carbide, aluminum oxide, silicon oxide, diamond and graphite.

【0013】上記粒状金属結晶の製造方法では、前記金
属融液に圧力を印加して前記ノズル部から滴状に排出す
ることが望ましい。
In the above-mentioned method for producing a granular metal crystal, it is desirable that pressure be applied to the metal melt and that the metal melt be discharged in a droplet form from the nozzle portion.

【0014】また、請求項5に係る粒状金属結晶では、
シリコンから成る粒状金属結晶中に炭化珪素、酸化アル
ミニウム、酸化珪素、ダイヤモンドもしくは黒鉛のうち
のいずれか一種以上からなる粒子が存在する。
In the granular metal crystal according to claim 5,
Particles made of any one or more of silicon carbide, aluminum oxide, silicon oxide, diamond and graphite are present in a granular metal crystal made of silicon.

【0015】[0015]

【作用】本発明では、太陽電池向けに用いる粒状シリコ
ン結晶の供給に関して、その生産性の高さ、結晶の品質
に関して、鋭意実験と考察を重ねた結果次のように考え
るに至った。
In the present invention, as to the supply of the granular silicon crystal used for the solar cell, the high productivity and the quality of the crystal have been earnestly studied and studied, and the following has been considered.

【0016】即ち、坩堝のノズル部から金属融液を滴状
に排出して落下させるとともに、この金属融液を落下中
に冷却して凝固させることによって粒状金属結晶を製造
する粒状金属結晶の製造方法において、磨耗性の大きな
ノズル材料においては高い頻度で上記した結晶性の高い
粒子が確認できるのに対し、磨耗性を抑えノズルの寿命
を延ばすことを目指したノズル材料においては粒子の結
晶性は低下するという現象を注意深く観察したことに端
を発している。この現象を解析した結果、ノズル材質が
磨耗することによって排出融液中に混入した微小なノズ
ル材質の粒子を種として結晶成長し、高い結晶性をもつ
粒子が得られるものであるとの知見を得、本発明に至っ
たものである。
That is, the metal melt is discharged from the nozzle portion of the crucible in the form of drops and dropped, and the metal melt is cooled and solidified during the drop to produce granular metal crystals. In the method, particles of high crystallinity as described above can be confirmed with high frequency in a nozzle material having a large abradability, whereas in a nozzle material aiming to suppress the abrasivity and prolong the life of the nozzle, the crystallinity of particles is It originates in the careful observation of the phenomenon of decrease. As a result of analyzing this phenomenon, we found that the particles of the nozzle material are crystal-grown by the particles of the minute nozzle material mixed in the discharge melt due to the wear of the nozzle material, and the particles with high crystallinity are obtained. Thus, the present invention has been achieved.

【0017】以上より、太陽電池素子向けに用いる粒状
シリコン結晶では、坩堝のノズル部から金属融液を滴状
に排出して落下させるとともに、この金属融液を落下中
に冷却して凝固させる際に、金属融液に結晶核となる種
を予め混入した後、金属融液を滴状に排出することで、
小粒径化することで効率的なシリコン材料の利用を可能
にすると同時にその結晶性向上を図ることができるもの
である。
As described above, in the case of the granular silicon crystal used for the solar cell element, the metal melt is discharged from the nozzle of the crucible in the form of drops and dropped, and the metal melt is cooled and solidified during the fall. In, after the seeds which will be the crystal nuclei are mixed in the metal melt in advance, by discharging the metal melt in a drop shape,
By reducing the particle size, it is possible to efficiently use the silicon material and at the same time improve the crystallinity thereof.

【0018】また、太陽電池素子において、その求めら
れる結晶粒子の大きさは、光学的吸収効率の観点からは
バルク多結晶の厚みである300μm程度があれば十分
である。
In the solar cell element, the required size of the crystal particles is sufficient if the thickness of the bulk polycrystal is about 300 μm from the viewpoint of optical absorption efficiency.

【0019】これにより、造粒と結晶化の複雑な過程を
経ることなく、簡便に太陽電池素子向けの結晶粒子を大
量に作製でき、製造コストを抑えることが可能となる。
As a result, a large amount of crystal particles for a solar cell element can be easily produced without a complicated process of granulation and crystallization, and the production cost can be suppressed.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図1は本発明に係る粒状金属形成用
坩堝の一実施形態を示す図であり、1は全体として坩
堝、2は本体部材、3はノズル部材である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a view showing an embodiment of a crucible for forming a granular metal according to the present invention, in which 1 is a crucible as a whole, 2 is a main body member, and 3 is a nozzle member.

【0021】坩堝1は、円筒状の本体部材2とこの本体
部材2の底部に取り付けられる円盤状のノズル部材3と
で構成される。
The crucible 1 is composed of a cylindrical main body member 2 and a disc-shaped nozzle member 3 attached to the bottom of the main body member 2.

【0022】坩堝の本体部材2は、例えばシリコンとの
反応を抑えるための内壁部材2aとこの内壁部材2aの
外側に配設される外壁部材2bとから構成される。この
外壁部材2bは、強度を確保するために設ける。この内
壁部材2aと外壁部材2bは、鋳込み成形法やホットプ
レス法などで緻密化された焼結体で構成されている。シ
リコンとの反応を抑えるには、酸化アルミニウム、炭化
珪素、グラファイトなどが適するが、加工のしやすさの
点ではホットプレスで焼結したグラファイトなどが適す
る。グラファイトで形成する場合、加工した後にその純
度を上げるために、酸による洗浄を行なった後、水洗と
乾燥を行なって使用する。これらは、例えば内壁部材2
aの外側と外壁部材2bの内側にネジ4を設けて組み立
てる。
The main body member 2 of the crucible is composed of an inner wall member 2a for suppressing reaction with, for example, silicon and an outer wall member 2b arranged outside the inner wall member 2a. The outer wall member 2b is provided to ensure strength. The inner wall member 2a and the outer wall member 2b are made of a sintered body that has been densified by a casting method, a hot pressing method, or the like. Aluminum oxide, silicon carbide, graphite, etc. are suitable for suppressing the reaction with silicon, but graphite etc. sintered by hot pressing are suitable in terms of workability. In the case of forming with graphite, in order to raise its purity after processing, it is used after being washed with acid, then washed with water and dried. These are, for example, the inner wall member 2
Screws 4 are provided on the outer side of a and the inner side of the outer wall member 2b for assembly.

【0023】また、坩堝1の先端側にはノズル孔3aを
有するノズル部材3が設けられている。つまり、先端に
小径部2cを有する坩堝1の外壁部材2bとは別体に金
属融液を排出するためのノズル孔3aを有するノズル部
材3を設け、このノズル部材3を坩堝1の本体部材2の
先端小径部2cの内側に配設したものである。このノズ
ル部材3は、炭化珪素、ダイヤモンド、酸化アルミニウ
ム、立方晶窒化ボロンなどからなる。この各材料は単結
晶あるいは多結晶体が用いられる。
A nozzle member 3 having a nozzle hole 3a is provided on the tip side of the crucible 1. That is, the nozzle member 3 having the nozzle hole 3a for discharging the metal melt is provided separately from the outer wall member 2b of the crucible 1 having the small diameter portion 2c at the tip, and the nozzle member 3 is used as the main body member 2 of the crucible 1. It is arranged inside the tip small diameter portion 2c. The nozzle member 3 is made of silicon carbide, diamond, aluminum oxide, cubic boron nitride, or the like. A single crystal or a polycrystal is used for each material.

【0024】このノズル部材3に設けられるノズル孔3
aは複数設けてもよい。このことにより孔の数量だけ生
産性の向上が図れるため、製造上のメリットは大きい。
ノズル孔3aの加工は、機械加工あるいはレーザー加工
あるいは超音波加工により行なう。
Nozzle holes 3 provided in this nozzle member 3
Plural a may be provided. As a result, productivity can be improved by the number of holes, which is a great advantage in manufacturing.
The nozzle holes 3a are processed by mechanical processing, laser processing, or ultrasonic processing.

【0025】上述のように坩堝1の本体部材2とノズル
部材3とを別部材で形成して、それを組立てることがで
きる構造にすることで、ノズル部材3のみを差し替える
ことが可能となり、高価な坩堝1の本体部材2は繰り返
して使用することができる。
As described above, by forming the main body member 2 of the crucible 1 and the nozzle member 3 as separate members so that they can be assembled, only the nozzle member 3 can be replaced, which is expensive. The main body member 2 of the na crucible 1 can be repeatedly used.

【0026】このような坩堝1にシリコン原料を投入し
て、誘導加熱または抵抗加熱ヒータ(不図示)でシリコ
ン原料全体を溶融させる。このとき、シリコン原料に対
して結晶の種となる粒子の添加を行なう。この結晶核と
なる粒子にはシリコンの融液中においても反応が起きに
くいものが望ましく、その形状が変化するものや不純物
として拡散して半導体特性の劣化を引き起こすもの以外
であれば種々の材料のものを用いることが可能である。
例えば、酸化アルミニウム、酸化珪素、ダイヤモンドも
しくは黒鉛などを好適に用いることができる。溶解した
シリコン融液の上部をアルゴンガスなどで例えば0.5
MPa以下で加圧してノズル部材3のノズル孔3aから
押し出すことにより、シリコン融液を噴霧して、多数の
滴状にする。多数の滴状に噴出したシリコン融液は自由
落下中に凝固して単結晶シリコンまたは少数の結晶粒か
らなる結晶シリコンとなって容器に収容される。
A silicon raw material is put into such a crucible 1 and the whole silicon raw material is melted by an induction heating or a resistance heater (not shown). At this time, particles serving as crystal seeds are added to the silicon raw material. It is desirable that the particles that become the crystal nuclei are those that do not easily react even in the melt of silicon, and that various kinds of materials can be used except those whose shape changes and those which diffuse as impurities and cause deterioration of semiconductor characteristics. It is possible to use one.
For example, aluminum oxide, silicon oxide, diamond or graphite can be preferably used. The upper portion of the melted silicon melt is filled with, for example, argon gas at 0.5.
By pressurizing at a pressure of MPa or less and extruding from the nozzle hole 3a of the nozzle member 3, the silicon melt is sprayed to form a large number of drops. A large number of droplets of the melted silicon melt are solidified during free fall and become single crystal silicon or crystalline silicon composed of a small number of crystal grains and are accommodated in a container.

【0027】このようなシリコン粒子は、太陽電池を形
成するために使用される。したがって、溶解させるシリ
コンには、所望の半導体用不純物を含有させておくのが
望ましい。
Such silicon particles are used to form solar cells. Therefore, it is desirable that the silicon to be dissolved contains a desired semiconductor impurity.

【0028】[0028]

【実施例】内径19.0mmφ、外径25.0mmφ、
長さ143mmの寸法に加工され、グラファイト(ポコ
社グラファイトDFP−2など)で構成され、ノズル孔
3aをレーザ加工したノズル部材3を有する坩堝を、A
rまたはHeなどの不活性ガス雰囲気に維持できる炉の
中にセットして1470℃に全体の温度を設定した。こ
の坩堝へ同じく不活性雰囲気に保たれた経路を通じて原
料を供給して完全に溶融させた。シリコン原料の溶融と
粒子作製を行ない、その粒子径と結晶性評価を行なっ
た。試験は次のように行った。
[Example] Inner diameter 19.0 mmφ, outer diameter 25.0 mmφ,
A crucible having a nozzle member 3 processed into a dimension of 143 mm in length and composed of graphite (graphite DFP-2 manufactured by Poco Co., Ltd.) and laser processing the nozzle hole 3a is
The whole temperature was set to 1470 ° C. by setting it in a furnace capable of maintaining an inert gas atmosphere such as r or He. The raw material was supplied to the crucible through a route also kept in an inert atmosphere and completely melted. The silicon raw material was melted and particles were prepared, and the particle size and crystallinity were evaluated. The test was conducted as follows.

【0029】シリコン原料に対し、核となる粒子を秤量
して添加し、両者をポリ袋の容器中で均一に分散した。
このシリコン原料を18gを不活性雰囲気中で1450
℃の温度に維持した状態の坩堝へ充填して溶解した。十
分に溶解した状態の原料に0.15MPaのガス圧力を
かけて、ノズル孔より一気に全量を噴霧して排出した。
Core particles were weighed and added to the silicon raw material, and both were uniformly dispersed in a plastic bag container.
18 g of this silicon raw material was placed at 1450 in an inert atmosphere.
The mixture was charged into a crucible maintained at a temperature of ° C and melted. A gas pressure of 0.15 MPa was applied to the sufficiently dissolved raw material, and the entire amount was sprayed from the nozzle hole at once and discharged.

【0030】この噴出で作製した球の粒度分布を求める
と共に、その分布のなかでの結晶化率を求めた。なお、
ここに於ける粒度分布は篩で分級し、その個数分布の比
率から算出したものである。
The particle size distribution of the spheres produced by this ejection was determined, and the crystallization rate in the distribution was determined. In addition,
The particle size distribution here is calculated from the ratio of the number distribution after classification with a sieve.

【0031】[0031]

【実施例1】原料シリコンに対し、核となる粒子として
炭化珪素(2−3μm)を0.02g秤量して添加し、
両者をポリ袋等の容器中で均一に分散させた後、上述の
条件でシリコンの噴霧を行なった。得られた粒子の形状
分類を行なった結果、粒子の形状は、ティアー状、
ダイヤモンド状、球状に分類され、その構成比率は
2:7:1であった。
Example 1 0.02 g of silicon carbide (2 to 3 μm) as a core particle was weighed and added to raw silicon.
After both were uniformly dispersed in a container such as a plastic bag, the silicon was sprayed under the above-mentioned conditions. As a result of classifying the shape of the obtained particles, the shape of the particles is a tear shape,
It was classified into a diamond shape and a spherical shape, and the composition ratio was 2: 7: 1.

【0032】各粒子形状毎の断面のSEM観察を行なっ
た結果を図2〜図4に示す。SEM観察は各粒子を樹脂
に埋め込んで断面を鏡面研磨した後、フッ酸と硝酸、酢
酸の混酸によるエッチング処理を十分に行なって粒界を
観察した。図2はティアー状粒子のSEM像であり、図
3はダイヤモンド状粒子のSEM像であり、図4は球状
粒子のSEM像である。図2〜図4のSEM像に示すよ
うに、其々に深く見えるエッチピットの他に形状とその
粒子を構成する結晶粒子の関係は次のように分類され
た。
The results of SEM observation of the cross section of each particle shape are shown in FIGS. In SEM observation, after embedding each particle in a resin and mirror-polishing the cross section, etching treatment with a mixed acid of hydrofluoric acid, nitric acid, and acetic acid was sufficiently performed to observe the grain boundary. FIG. 2 is an SEM image of tear-shaped particles, FIG. 3 is an SEM image of diamond-shaped particles, and FIG. 4 is an SEM image of spherical particles. As shown in the SEM images of FIGS. 2 to 4, in addition to the deeply visible etch pits, the relationship between the shape and the crystal grains constituting the grains was classified as follows.

【0033】はエッチピットは多数見られるものの、
その構成する結晶粒子の数は3〜5個程度、は同様
にエッチピットは多数見られるものの結晶性が高い単一
粒子(双晶)、は周辺部分に柱状結晶があり、中心部
分が粒状結晶から構成された多結晶体であることが判明
した。さらにのダイヤモンド状粒子では、双晶ライン
の上に粒子状の特異的なエッチング形状(核)が観察さ
れた。
Although many etch pits are seen,
The number of crystal grains constituting it is about 3 to 5, a single grain (twin crystal) having a high crystallinity with a large number of etch pits similarly, a columnar crystal in the peripheral portion, and a granular crystal in the central portion. It was found to be a polycrystalline body composed of Further, in the diamond-like particles, a particle-like specific etching shape (nucleus) was observed on the twin line.

【0034】[0034]

【比較例1】核となる粒子を添加しなかった以外は、実
施例1と同様にしてシリコンの噴霧を行なって得られた
粒子の形状分類を行なった。
Comparative Example 1 Particles obtained by spraying silicon were classified in the same manner as in Example 1 except that core particles were not added.

【0035】その結果、形状はティアー状、球状に
分類され、その構成比率も1:9となっており、ダイ
ヤモンド状は殆ど観測されなかった。
As a result, the shape was classified into a tear shape and a spherical shape, the composition ratio thereof was 1: 9, and the diamond shape was hardly observed.

【0036】[0036]

【実施例2】表1に示す核となる各粒子を用いたこと以
外は実施例1と同様にして添加を行ない、シリコンを噴
霧して顕微鏡下での目視による形態分類を行なった。ま
た、比較例として実施例1に示した炭化珪素を添加しな
かった場合の噴霧粒子についても同様に形態分類を行な
った。
Example 2 Addition was performed in the same manner as in Example 1 except that each core particle shown in Table 1 was used, and silicon was sprayed to perform morphological classification under a microscope. Further, as a comparative example, the morphological classification was similarly performed on the spray particles obtained when the silicon carbide shown in Example 1 was not added.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】その結果、核として粒子を添加した場合、
その噴霧された粒子の構成比率は添加しなかった場合と
は明らかに異なり、実施例1にて結晶性が高い形状であ
ったダイヤモンド状の粒子の構成割合が最も高くなっ
た。
As a result, when particles are added as nuclei,
The composition ratio of the sprayed particles was obviously different from that in the case where no addition was made, and the composition ratio of the diamond-like particles, which had a shape with high crystallinity in Example 1, was the highest.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上のように、本発明に係る粒状金属結
晶の製造方法では、坩堝のノズル部から金属融液を滴状
に排出して落下させる際に、坩堝内の金属融液に結晶核
となる粒子を添加した後、ノズル部から滴状に排出する
ことから、金属融液を滴状にするとともに、結晶化を容
易に進めることが可能となり、工業的価値は極めて高い
ものである。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, in the method for producing a granular metal crystal according to the present invention, when the metal melt is discharged from the nozzle portion of the crucible in a drop shape and dropped, crystals are formed in the metal melt in the crucible. After adding the particles to be the core, the particles are discharged in a droplet form from the nozzle part, which makes it possible to make the metal melt into a droplet form and easily promote crystallization, which is extremely high in industrial value. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の粒状金属形成用坩堝の一実施形態を示
す図である
FIG. 1 is a view showing an embodiment of a crucible for forming a granular metal of the present invention.

【図2】ティアー状粒子の断面SEM像である。FIG. 2 is a cross-sectional SEM image of tear-shaped particles.

【図3】ダイヤモンド状粒子の断面SEM像である。FIG. 3 is a cross-sectional SEM image of diamond-like particles.

【図4】球状粒子の断面SEM像である。FIG. 4 is a cross-sectional SEM image of spherical particles.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 坩堝 2 本体部材 2a 内壁部材 2b 外壁部材 3 ノズル部材 3a ノズル孔 4 種 1 crucible 2 Body member 2a Inner wall member 2b outer wall member 3 nozzle members 3a nozzle hole 4 kinds

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅原 信 滋賀県八日市市蛇溝町長谷野1166番地の6 京セラ株式会社滋賀八日市工場内 (72)発明者 有宗 久雄 滋賀県八日市市蛇溝町長谷野1166番地の6 京セラ株式会社滋賀八日市工場内 Fターム(参考) 4G072 AA01 BB06 BB07 BB20 GG03 HH01 HH33 JJ02 JJ26 4G077 AA01 BA04 CD10 ED01 HA20 5F051 AA02 CB02 DA01    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Shin Sugawara             6 at 1166 Haseno, Jamizo-cho, Yokaichi-shi, Shiga               Kyocera Corporation Shiga Yokaichi Factory (72) Inventor Hisao Arimune             6 at 1166 Haseno, Jamizo-cho, Yokaichi-shi, Shiga               Kyocera Corporation Shiga Yokaichi Factory F term (reference) 4G072 AA01 BB06 BB07 BB20 GG03                       HH01 HH33 JJ02 JJ26                 4G077 AA01 BA04 CD10 ED01 HA20                 5F051 AA02 CB02 DA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 坩堝のノズル部から金属融液を滴状に排
出して落下させるとともに、この金属融液を落下中に冷
却して凝固させることによって粒状金属結晶を製造する
粒状金属結晶の製造方法において、前記金属融液に結晶
核となる粒子を添加して滴状に排出することを特徴とす
る粒状金属結晶の製造方法。
1. A granular metal crystal for producing a granular metal crystal by discharging the metallic melt in a droplet form from a crucible nozzle and dropping it, and cooling and solidifying the metallic melt during the fall. In the method, particles for forming crystal nuclei are added to the metal melt and discharged in the form of drops, which is a method for producing granular metal crystals.
【請求項2】 前記金属がシリコンであることを特徴と
する請求項1に記載の粒状金属結晶の製造方法。
2. The method for producing a granular metal crystal according to claim 1, wherein the metal is silicon.
【請求項3】 前記粒子が、炭化珪素、酸化アルミニウ
ム、酸化珪素、ダイヤモンドもしくは黒鉛のうちのいず
れか一種以上からなることを特徴とする請求項1または
請求項2に記載の粒状金属結晶の製造方法。
3. The production of granular metal crystals according to claim 1, wherein the particles are made of any one or more of silicon carbide, aluminum oxide, silicon oxide, diamond and graphite. Method.
【請求項4】 前記金属融液に圧力を印加して前記ノズ
ル部から滴状に排出することを特徴とする請求項1に記
載の粒状金属結晶の製造方法。
4. The method for producing granular metal crystals according to claim 1, wherein a pressure is applied to the metal melt and the metal melt is discharged in a droplet form from the nozzle portion.
【請求項5】 シリコンから成る粒状金属結晶中に炭化
珪素、酸化アルミニウム、酸化珪素、ダイヤモンドもし
くは黒鉛のうちのいずれか一種以上からなる粒子が存在
する粒状金属結晶。
5. A granular metal crystal in which particles of silicon carbide, aluminum oxide, silicon oxide, diamond, or graphite are present in the granular metal crystal of silicon.
JP2001361551A 2001-10-23 2001-11-27 Particulate metal crystal and method for producing the same Pending JP2003165800A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001361551A JP2003165800A (en) 2001-11-27 2001-11-27 Particulate metal crystal and method for producing the same
US10/277,610 US7001543B2 (en) 2001-10-23 2002-10-21 Apparatus and method for manufacturing semiconductor grains
US12/030,452 USRE41512E1 (en) 2001-10-23 2008-02-13 Apparatus and method for manufacturing semiconductor grains

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001361551A JP2003165800A (en) 2001-11-27 2001-11-27 Particulate metal crystal and method for producing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003165800A true JP2003165800A (en) 2003-06-10

Family

ID=19172187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001361551A Pending JP2003165800A (en) 2001-10-23 2001-11-27 Particulate metal crystal and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003165800A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008143754A (en) * 2006-12-12 2008-06-26 Union Material Kk Spherical silicon crystal and its production method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008143754A (en) * 2006-12-12 2008-06-26 Union Material Kk Spherical silicon crystal and its production method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5637220B2 (en) Polycrystalline silicon ingot casting mold, manufacturing method thereof, silicon nitride powder for mold release material of polycrystalline silicon ingot casting mold, and slurry containing the same
USRE41512E1 (en) Apparatus and method for manufacturing semiconductor grains
CN1241210C (en) Nanometer-grade composite magnet powder and mfg. method for magnet
JP2012116710A (en) Method for manufacturing silica glass crucible, and silica glass crucible
CN112584950B (en) Granulation method and apparatus
JPH05286791A (en) Production and apparatus for production of crystal by floating zone melting method
WO2012090543A1 (en) Polycrystalline silicon ingot casting mold, and silicon nitride powder for mold release material, slurry containing silicon nitride powder for mold release layer and casting release material therefor
KR101365249B1 (en) Method of manufacturing granulated silica powder and method of manufacturing vitreous silica crucible
CN111422874B (en) Method for producing spherical titanium carbide powder by one-step method
JP2003165800A (en) Particulate metal crystal and method for producing the same
JP3967904B2 (en) Production apparatus and production method of granular metal crystal
JP4498394B2 (en) Method for producing granular silicon single crystal
JP2008239438A (en) Manufacturing process and manufacturing apparatus for spherical crystal
JP4855799B2 (en) Method for producing granular silicon crystal
JP2004043253A (en) Method for manufacturing granular silicon
JP2006090591A (en) Crucible for producing inorganic particle, and method of producing inorganic particle
JP4127356B2 (en) Method for producing granular metal single crystal
CN107792857B (en) A kind of production method and device of grain silicon
JP4817329B2 (en) Method and apparatus for producing spherical crystals
JP2006151717A (en) Method for manufacturing granular crystal
JP2000036627A (en) Thermoelectric material and thermoelectric transfer element
JP2009033013A (en) Method of producing crystalline silicon particles
JP2006036597A (en) Method for manufacturing granular crystal
JPH0437121B2 (en)
JP2008207984A (en) Method and apparatus for manufacturing crystalline silicon grain