蘇君明 12, Lazy 12, 12i 南京晨靈虎科技有限公司, 鄭州 ; 抽象的。 This = 介紹了影子碳復合場的成分和在群晶中的工作，闡述了碳/碳復合體的結構，并穿越了單晶硅爐。 謝虎在網上分析了譚/老元鎖的望煥腳，并提出了相應的解決方案。 碳/碳復合材料j降態蝸牛比醇基拂矬。 實際應用療效尚不明確，在直j立硅單晶硅領嘲明明有很好的應用潛力。 關鍵詞。 炭傷誰擔誰扛}。 單晶硅生長爐； 熱場。 0 前言 單晶是電子信息材料中最基礎的材料。 作為一種優良的半導體材料，它已經滲透到國民經濟和國防科技的各個領域。 近年來我國單晶硅產值和銷售收入增長迅速。 集成電路在世界和中國：半導體分立元件和太陽能光伏電池產業的發展做出了巨大貢獻。 迄今為止，直拉法（cZ）已廣泛應用于各種半導體級和太陽能基態單晶的生長和制備。 是一種非常成熟的硅單晶生長方法。 晶體生長過程主要分為抽真空、原料熔化、冷卻、引晶、拉肩、拉肩、等徑生長、精加工幾個部分，采用合適的熱系統和拉晶工藝，高質量無錯位硅單晶硅可以制備出大半徑的單晶硅，是目前太陽能行業最主要的拉晶方法。 多晶硅的生產需要大量匹配的熱場材料。 熱場系統是硅材料結晶的重要條件之一，對硅片質量影響很大。 只有合適的熱場才能生長出高質量的單晶硅。 良好的熱場很容易使單晶硅變成多晶硅，或者根本無法晶種。

有些熱場雖然只能生長單晶硅，但質量較差，存在位錯等結構缺陷。 為此，尋找更好的熱場條件，配置最佳的熱場是直拉單晶硅工藝技術中非常重要的一環。 目前，GaAs熱場的主要部件由石墨材料和碳/碳復合材料制成。 圖 1 顯示了 硅單晶硅冷卻系統的典型結構。 熱場元件通常包括壓環、保溫罩、上、中、下保溫罩、坩堝（三瓣蝸牛）、坩堝支撐桿、坩堝托盤、電極、加熱器、導管、螺栓，為了防止lE漏硅、爐底、電極、支撐桿，均裝有防護擾流板、防護罩等。 杭州超馬科技有限公司旨在開發用于單晶爐的碳/碳復合熱場組件。 主要產品有炭/炭坩堝、炭/炭導管、螺栓、保溫罩、壓環、上、中、下保溫罩，爐底護板，電極等。其中，炭/炭坩堝主要是用于低溫承載和旋轉石英坩堝，注重結構設計、機械性能、純度和機械性能； 導管主要是控制熱場的溫度梯度和引導氫氣流動。 爐膛起支撐和保溫作用； 保溫筒由外包固化碳氈的支撐筒構成，其作用是保持坩堝內的熱量，減少熱量散失。 圖1 單晶硅熱系統結構圖 圖1 直拉單晶硅生長過程在直拉法單晶生長中，將商含量的砷化鎵原料裝入單晶硅生長爐的石英坩堝中，通過內阻加熱，放置在石頭中的多晶硅原料火焰會枯萎成液態，通過蝶形煲的功率可以降低或升高硅的溫度，使其達到適合晶體生長的溫度。

將具有特定生長方向的單晶（稱為晶種）放入晶種夾持器中，使晶種與硅溶液接觸，調節熔融硅堿溶液的溫度使其接近熔點和體溫，然后將匕首中的晶種向下驅動到熔體的硅氨水中并旋轉，然后慢慢提起晶種，然后單晶長入椎骨，當胸椎半徑接近目標半徑時，籽晶的增加速率增加，使單晶半徑不再減小，進入晶體生長中期的第74階段。 當單晶生長接近尾聲時，籽晶增加速率進一步加快，多晶硅體逐漸脫離I容，導致下胸椎和尾椎生長結束圓圈。 在拉制單晶硅的過程中，作為石英坩堝支撐物的內層碳/炭坩堝是一個易損件。 砷化鎵原料熔化所需的熱量，熔化溫度約為1600℃，因此坩堝必須具有良好的低溫導熱性能。 (2)低溫承重操作：將裝滿砷化鎵原料的石英坩堝放在碳/碳坩堝中，碳/碳坩堝必須承載石英坩堝和砷化鎵等原料的重量，以保證低溫石英坩堝變軟。 原料不會漏出，但在拉晶過程中需要旋轉原料，因此對其熱性能要求比較高。 圖2為硅液對坩堝的斥力、對坩堝壁的斥力f1和對坩堝底的斥力f2，它們的合力為f。 因此，在整個拉晶過程中，碳/炭坩堝受力最大的石英坩堝外部就是電弧。

同時，弧下部長期承受低溫，f1在鍋底形成較大的力矩flXH，因此弧下部轉角R易折斷。 Bi/rl_鬃三瓣坩堝、心囊坩堝、堰盤、支點l"lN (3)安全功能：緊急停爐時，由于砷化鎵體積冷卻（約10%），石墨坩堝由于石墨材料本身硬度低，在這種情況下，石墨75坩堝通常會爆裂報廢，甚至損壞相鄰部件甚至整個熱場，因此石墨坩堝硬度低且為單晶，硅生產穩定性隱患急需更換，碳/碳坩堝采用碳纖維增強復合材料，具有優異的環向拉伸硬度，但耐光震性好，在反復的低溫熱沖擊條件下不易形成裂紋，更有效地保障單晶硅的安全生產，碳/碳坩堝是石墨坩堝的升級換代產品。 碳/碳復合材料坩堝可根據其在單晶爐中的用途和受力特點設計成整體式蝶形坩堝和分體式坩堝。 最早開發的碳/碳坩堝為整體式坩堝，如美國、美國Toyo 開發的碳纖維粗紗纏繞一體式H蝸桿，金博、南力青云硼金J的針刺碳/碳坩堝等。單晶拉制爐從坩堝中出來，不能通過表面石英熱膨脹力和坩堝內殘留硅料的測試，不能滿足使用要求。 分段式坩堝上下接頭在使用過程中容易腐蝕，接縫配合部分材料損壞，失去上下坩堝體的配合精度，造成工作失敗。

迄今為止，國外多晶硅廠商仍傾向于采用傳統的三葉鋅結構，可以降低硅淬火過程中的膨脹力。 3.1導熱系數如圖5所示，是碳/碳坩堝垂直方向（即徑向）的導熱系數測試結果。 其在溫度下的導熱系數小于40W K，材料的導熱系數隨著工作溫度的下降呈現出增加的趨勢。 76 納鯽試驗水溫圈 5 碳遼謝浦碩聯對不同結晶度的碳/碳復合材料的導熱系數測試結果，星的導熱系數隨溫度的下降有不同的趨勢。 數據表明，在900以下，對于結構良好、結晶度高的樣品，導熱系數隨溫度的下降而逐漸降低； 對于結晶度低的樣品，熱導率變化緩慢； 結晶度介于兩者之間。 樣品之間，熱導率先降低后升高。 但熱處理本體溫度、基體濃度和濃度都會影響碳/碳復合材料的結晶度，因此不同生產工藝制備的材料的導熱系數有不同的變化規律。 3.2李先對炭坩堝產品的拉伸硬度、彎曲硬度和壓縮硬度進行了測試分析，測試結果見表1。平均壓縮硬度.彎曲硬度M194'拉伸硬度M6&..36't683.3單晶的含量由硅剃鯽魚濁度拉力：體系的熱場含量共同決定。 如果硅含量不高，硅中的雜質在低溫下會揮發，生長的單晶硅會接觸到雜質，硅片的質量會大大降低。

硅片的含量對硅片產品——太陽能電池板和半導體的性能影響很大。 太陽能電池板的光電轉換效率很大程度上取決于硅片含量。 含量越高，光電轉換效率越高，需要對炭/炭坩堝中的雜質進行檢測分析。 100'90}。 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 1———————————————————————————————————————————————— ———————————————————————————— 元素濃度高，而其他元素濃度低，這是由使用鐵制工具和手動取樣。 '4木炭談單晶爐低溫下硅蒸氣和一氧化硅顆粒的侵蝕處理，它們聚集在坩堝弧段和直線段的交界處，與木炭表面發生反應腐蝕，使坩堝的碳化炭不斷被腐蝕。 反應被消耗，坩堝長度不斷減小，碳纖維被破壞，最終會導致坩堝硬度增加，失效破裂，嚴重影響碳/碳坩堝的使用壽命。 如圖7和圖8所示，坩堝表面的熱Si蒸氣或SiO發生反應生成氧化鋁，Si隨表面熱解而擴散反應，碳纖維阻止Si蒸氣Si蒸氣從擴散到材料中，隨著溫度的升高而下沉，特別是當碳化物硬度低，孔隙大時，Si蒸氣不斷滲透并與碳化物反應，最終成為木炭/木炭坩堝。 使用一段時間后，由碳素/木炭材料制成的木炭倒牛炷炷炭}。 碳/碳復合材料的熱性能（斷裂硬度）顯著增加，這使得材料容易發生延性斷裂和失效。

為避免碳/碳復合材料硅化，可在碳/碳復合材料表面采取氧化鋁涂層處理等措施，以抵抗爐內反應產物對碳/碳復合材料的硅化腐蝕。 碳纖維的物理穩定性明顯低于熱解碳。 可以得出結論，碳/碳坩堝的使用與石墨坩堝完全不同。 石墨和硅生產的碳化硅的長度會隨著時間的推移而減少。 石墨坩堝的熱性能將完全喪失，造成熱性能不均勻，從而導致石墨坩堝失效。 而木炭/木炭表面的腐蝕主要是熟碳在表面摩擦后開裂（因為碳纖維沒有硅化，所以會看到一些不連續的小坑，這時候的熱性能木炭將繼續維護）。 隨著使用的進行，坩堝表面會被打磨光滑，使內層的木炭再次變黑。 如此反復，坩堝會逐漸變薄。 它的減薄速度主要取決于熱解碳的結構和使用過程中相對運動形成的銹團。 針對上述使用中的情況，采取金屬表面噴涂的措施，主要是對復合材料坩堝表面進行鍍層處理，可以在坩堝表面形成SiC根據要求。 三相或復合涂層。 79 調侃pa 羞咖pa o54，選21的理由是j (1) SiC強度非常高； 顯微強度為，僅次于金剛石，可顯著提高坩堝表面的耐蝕性，提高SiC的強度。 (2)SiC具有高導熱性、優良的低溫硬度和抗低溫膨脹性，熱壓氧化鋁材料在1600”C時的低溫彎曲硬度與溫度基本一致；耐光沖擊性能好，物理穩定性高；同時可隨工藝成熟。

綜上所述，涂層不僅可以提高坩堝表面的耐磨性，還可以防止低溫下氧化的二氧化碳對坩堝表面的氧化和侵蝕，提高坩堝的使用壽命，同時提高坩堝的低溫硬度和抗熱震性等。 1）碳素坩堝在直拉單晶硅行業可以替代石墨坩堝。 它的性能很好。 與石墨材料相比，它具有重量輕、熱膨脹系數低、強度高、使用壽命長等優點，更有利于單晶硅。 水晶安全生產。 2）三葉坩堝在單晶爐中的應用，可以減少硅液冷卻過程中的膨脹力，比較有利。 3）通過單晶拉爐中碳/碳坩堝材料的實際使用和顯微分析，碳/碳坩堝材料的碳化物碳發生物理反應生成氧化鋁，增加了材料的斷裂硬度和最終使材料容易發生脆性斷裂和失效。 通過提高坩堝密度、增加孔隙率、對坩堝表面進行涂層處理，可以有效提高碳/碳坩堝的使用壽命。 參考文獻 [l] 孫偉，何強，太陽能光伏產業熱場材料領域． 高科技纖維及其應用。 2011, 36(1): . (S[7NW.ij FI]m新疆m缸6m基西安iaof qupo 缺陷如此分泌于'谷時曬.2011, 36(1):44-47.) [2] 蘇文佳,左然． 單晶爐導流管、隔熱屏及毛月對單晶生長的影響。 七個模擬領域。 合成晶體雜志。 20lo,39(2):5拼1528．SiC涂層SiC纖維改進SiC福州鏟尺】． 柿子工程學報 (0"): 815.'--820. [4] 肖志英，蔣建春。碳復合材料在硅單晶硅生長爐中的應用前景。第七類新型碳材料： Il ;} 會議，2005 年。