[實用新型]直拉法生長單晶熱場的石墨坩堝

有效

• 申請號: 201220709097.X
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN203049085U
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 吳亞軍;李宗斌;梁會寧;胡元慶
• 申請（專利權）人: 海潤光伏科技股份有限公司
• 主分類號: C30B15/10
• 分類號: C30B15/10
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所(普通合伙) 32210
• 代理人: 唐紉蘭;曾丹

技術領域

本實用新型涉及一種直拉法生長單晶熱場的石墨坩堝。

背景技術

單晶爐石墨熱場結構通常由保溫系統（主要有上保溫蓋、下保溫蓋、導流筒、上保溫筒、中保溫筒、下保溫筒、保溫底板等）、發熱系統（加熱器）和支撐傳動系統（坩堝軸、托盤、石墨坩堝等）組成。在支撐傳動系統中托盤置于坩堝軸之上，參見圖1和圖2，石墨坩堝（一般為三瓣對稱結構的石墨坩堝單元）分別放置并拼湊配合于托盤之上，石英坩堝安置于石墨坩堝之中，硅原料安裝熔化于石英坩堝之內。

在高溫情況下石英坩堝處于軟化狀態，與石墨坩堝接觸較緊密容易與石墨坩堝產生一系列化學反應如下，反應一：C(s)+SiO2(s)→SiO(g)+CO(g)，反應二：SiO(g)+C(s)→SiC(s)+CO(g)，隨著使用時間的延長，石墨坩堝內側面由于化學反應，石墨坩堝單元的分瓣面附近R（圓角）部分發生消耗，其厚度變薄，尤其是坩堝拼接部分最為嚴重。同時受反應二的影響，內側面發生體積膨脹，引起坩堝變形，分瓣面上部開裂等不良影響。綜因化學反應產生在坩堝表面的硅、碳化硅等物與石墨坩堝本體的熱膨脹系數差異較大，反復開爐停爐加熱冷卻過程中，受到較大拉應力作用，一定程度上影響了石墨坩堝的使用壽命。目前市場上用等靜壓石墨做成的坩堝其平均使用壽命為30~35爐左右，主要表現在R（圓角為85~95mm）部位變薄開裂等。因此尋求一種圓角部位不容易開裂，提高使用壽命的直拉法生長單晶熱場的石墨坩堝尤為重要。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種圓角部位不容易開裂，提高使用壽命的直拉法生長單晶熱場的石墨坩堝。?

本實用新型的目的是這樣實現的：

一種直拉法生長單晶熱場的石墨坩堝，它由四瓣或者四瓣以上相同結構的石墨坩堝單元拼接而成，所述石墨坩堝單元的R角半徑為100~150mm。

作為一種優選，所述石墨坩堝單元的材質為等靜壓石墨材質。

作為一種優選，所述石墨坩堝單元為四瓣、五瓣或者六瓣。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

本實用新型將R角適當增大可以使得坩堝壁最薄處的位置上移，減少熔硅承重對該處的壓力，在其他相同條件下可以提高石墨坩堝的使用壽命；將三瓣石墨坩堝單元替換成四瓣或者四瓣以上石墨坩堝單元能夠有效的減小材料受急冷急熱而產生的內應力，抗熱震性能好，故可延長了坩堝的使用壽命；采用四瓣或者四瓣以上石墨坩堝單元的多瓣式結構，減輕了搬運勞動強度，同時多瓣式結構在一瓣損壞后可以更換其余繼續使用，可以降低成本，綜合使用壽命可以提高90%-100%以上。本實用新型直拉法生長單晶熱場的石墨坩堝具有圓角部位不容易開裂，提高使用壽命的優點。

附圖說明

圖1為傳統直拉法生長單晶熱場的石墨坩堝的俯視圖。

圖2為圖1的A~A剖視圖。

圖3為本實用新型直拉法生長單晶熱場的石墨坩堝的俯視圖。

圖4為圖3的B~B剖視圖。

其中：

石墨坩堝單元1。

具體實施方式

參見圖3和圖4，本實用新型涉及的一種直拉法生長單晶熱場的石墨坩堝，它由四瓣或者四瓣以上相同結構的石墨坩堝單元1拼接而成，所述石墨坩堝單元1的R角半徑為100~150mm，所述石墨坩堝單元1的材質為等靜壓石墨材質。作為一種優選，石墨坩堝單元1為四瓣、五瓣或者六瓣。相對于傳統的直拉法生長單晶熱場的石墨坩堝的坩堝壁最薄處A點的高度得到提升，減輕熔硅及石英坩堝對堝壁最薄處的壓力以提高使用壽命。石墨坩堝單元1可以為使用過的石墨坩堝單元進行兩側部分切除，形成新的石墨坩堝單元1，然后進行拼接，節約資源。

實施例1

一種直拉法生長單晶熱場的石墨坩堝，它由三瓣或者三瓣以上相同結構的石墨坩堝單元拼接而成，普通石墨坩堝常用的R角半徑為85~95mm(本實驗取90mm)，本石墨坩堝通過增加R角半徑（本實驗取130mm），其堝壁厚最薄連接處上移約27mm，對比使用壽命普通坩堝使用37爐后開裂一瓣，本實用新型石墨坩堝使用62爐后開裂一瓣。說明直拉法生長單晶熱場的石墨坩堝在相同瓣數的情況下，提高R角半徑可以增加其壽命。

實施例2

一種直拉法生長單晶熱場的石墨坩堝，它由四瓣或者四瓣以上相同結構的石墨坩堝單元拼接而成，普通石墨坩堝常用的R角半徑為85~95mm(本實驗取90mm)，取兩套普通石墨坩堝使用至35爐（最薄處壁厚約是原壁厚的50%~60%），將每瓣石墨坩堝單元（原來120°）從兩側各向內削減15°加工成90°，再將加工后的石墨坩堝單元取4份拼接成完整的石墨坩堝結構，使用壽命可以再使用25爐以上。