石墨熱場的熱屏與氣體導流裝置的製作方法

2023-09-17 12:21:00

專利名稱：石墨熱場的熱屏與氣體導流裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於光電轉換材料的技術領域，涉及其生產工藝設備，更具體地說，本 實用新型涉及一種石墨熱場的熱屏與氣體導流裝置。
背景技術：
切克勞斯基法即CZ直拉單晶法，通過電阻加熱，將裝在石英坩堝中的多晶矽熔 化，並保持略高於矽熔點的溫度，在惰性氣體的保護下，經過引晶、放肩、轉肩、等徑、收尾、 晶體取出等步驟，完成晶體生長。眾所周知，矽的熔點是1420°，如果是20寸開放式熱場裝 置、投料量75kg，要維持這個溫度，每小時需要耗費120kwh左右的電能。目前世界能源緊 張，能源成本所佔比重日益增加。如何降低生產能耗，降低生產成本，直接關係企業生存大 計。因此，人們在CZ直拉單晶法的加熱裝置上，也就是石墨熱場上面做了諸多改進。 效果最明顯的就是增加熱屏裝置，傳統的熱屏裝置一般為圓筒狀(如圖la和圖lb所示) 或者圓錐型(如圖2a和圖2b所示)，由最開始的開放式熱場改為封閉式熱場，增加了熱場 保溫，降低熱量的損失，20寸開放式熱場維持1420°的拉制條件需要每小時耗費120kw -h, 降低至20寸封閉式熱場70 75kw ；相對開放式熱場，縮小了單晶生長條件下惰性氣體 的保護面積，使得保護面積更集中化，惰性氣體的使用量也降低20% 30%;改變晶體的縱 向溫度梯度，最大生長拉速提高0. 2mm/min。但是，按照上述兩種結構的熱屏裝置的效果還不理想，還有改進的需要，以進一步 提高能量的利用率。

實用新型內容本實用新型所要解決的問題是提供一種石墨熱場的熱屏與氣體導流裝置，其目的 是實現節能降耗及改進惰性氣體的導向。為了實現上述目的，本實用新型採取的技術方案為本實用新型所提供的這種石墨熱場的熱屏與氣體導流裝置，所述的石墨熱場的熱 屏與氣體導流裝置上設熱屏外層和熱屏內層，所述的熱屏外層與熱屏內層之間設有間隙。為使本實用新型更加完善，還進一步提出了以下更為詳盡和具體的技術方案，以 獲得最佳的實用效果，更好地實現發明目的，並提高本實用新型的新穎性和創造性在所述的熱屏外層與熱屏內層之間的間隙中，設有填充碳氈。所述的熱屏外層採用斜面反射的結構。本實用新型採用上述技術方案，採用斜面反射角度，使得熱輻射的反射率增加； 增加了熱屏中下部熱屏外層與內層的間隙，得以填充石墨碳氈，增加熱屏的絕熱效果。由 20寸傳統熱封閉式場維持1420°的拉制條件需要每小時耗費70 75kw h降低至60 65kw *h，節能超過10% ；填充2 3層石墨碳氈，增加了隔熱性能，改變了單晶生長時晶體 的縱向溫度梯度，相對傳統封閉式熱場，拉速增加0. 05mm/min。提高了設備生產產能，降低
3生產成本。
下面對本說明書各幅附圖所表達的內容及圖中的標記作簡要說明圖1為背景技術所述的圓筒狀熱屏裝置的結構示意圖，其中，圖la為左側剖面圖； 圖lb為右側剖面圖；圖2為背景技術所述的圓錐型熱屏裝置的結構示意圖，其中，圖2a為左側剖面圖； 圖2b為右側剖面圖；圖3為本實用新型的結構示意圖，其中，圖3a為左側剖面圖；圖3b為右側剖面圖；圖中標記為1、熱屏內層，2、填充碳氈，3、熱屏外層。
具體實施方式
下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本實用新型的具體實施方式
如所涉及的 各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關係、各部分的作用及工作原理、製造 工藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域的技術人員對本實用新型的 發明構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。如圖3a和圖3b所表達的本實用新型的結構，本實用新型為一種石墨熱場的熱屏 與氣體導流裝置。為了解決在本說明書背景技術部分所述的目前公知技術存在的問題並克服其缺 陷，實現節能降耗及改進惰性氣體的導向的發明目的，本實用新型採取的技術方案為如圖3a和圖3b所示，本實用新型所提供的這種石墨熱場的熱屏與氣體導流裝置 上設熱屏外層3和熱屏內層1，所述的熱屏外層3與熱屏內層1之間設有間隙。封閉式熱場的設計原理，就是以減少熱場在加溫時的不必要散熱；熱量的傳導主 要是以為熱輻射的形式，形成熱量的傳輸。因此，如何減少熱輻射散熱是封閉式熱場的核心，減少熱輻射的方式主要增加熱 輻射的反射及採用絕熱材料阻擋熱量的傳導。熱輻射的反射主要與反射面積角度及反射面 的材質有關。下面是本實用新型提供的具體實施示例，供本領域的技術人員在實施時參考應 用實施例一在本實用新型所述的熱屏外層3與熱屏內層1之間的間隙中，設有填充碳氈2。阻絕熱量傳導，主要的影響因素是，絕熱材料的熱傳導係數及隔熱的層的厚度。本實用新型的熱屏，增加熱屏內外層間隙，可填充2 3層石墨碳氈以增加隔熱性 能，眾所周知，碳氈由於密度相對石墨較低，它的熱傳導係數大大降低，是廣泛運用的絕熱 材料之一，此方法相對傳統的絕熱性能提高10% ；另外，由於加高了內外熱屏之間的間隙，使得填充碳氈的絕熱性能加強的同時，改 變了單晶生長時，晶體的縱向溫度梯度，使得極限拉速也有5%左右的增加，相對傳統封閉 式熱場，拉速增加0. 05mm/min。
4[0030]實施例二 本實用新型所述的熱屏外層3採用斜面反射的結構。本實用新型的熱屏外層3採用斜面反射，外層採用高密度石墨材料製成，增加熱 輻射的發射率。上面結合附圖對本實用新型進行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現並不受 上述方式的限制，只要採用了本實用新型的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改 進，或未經改進將本實用新型的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本實用新型 的保護範圍之內。
權利要求一種石墨熱場的熱屏與氣體導流裝置，其特徵在於所述的石墨熱場的熱屏與氣體導流裝置上設熱屏外層(3)和熱屏內層(1)，所述的熱屏外層(3)與熱屏內層(1)之間設有間隙。
2.按照權利要求1所述的石墨熱場的熱屏與氣體導流裝置，其特徵在於在所述的熱 屏外層(3)與熱屏內層(1)之間的間隙中，設有填充碳氈(2)。
3.按照權利要求1或2所述的石墨熱場的熱屏與氣體導流裝置，其特徵在於所述的 熱屏外層(3)採用斜面反射的結構。
專利摘要本實用新型公開了一種石墨熱場的熱屏與氣體導流裝置，所述的石墨熱場的熱屏與氣體導流裝置上設熱屏外層(3)和熱屏內層(1)，所述的熱屏外層(3)與熱屏內層(1)之間設有間隙。採用上述技術方案，採用斜面反射角度，使得熱輻射的反射率增加；增加了熱屏中下部熱屏外層與內層的間隙，得以填充石墨碳氈，增加熱屏的絕熱效果。由20寸傳統熱封閉式場維持1420°的拉制條件需要每小時耗費70～75kw·h降低至60～65kw·h，節能超過10％；填充2～3層石墨碳氈增加了隔熱性能，改變了單晶生長時，晶體的縱向溫度梯度，相對傳統封閉式熱場，拉速增加0.05mm/min。提高了設備生產產能，降低生產成本。
文檔編號C30B15/14GK201567388SQ200920142768
公開日2010年9月1日 申請日期2009年1月19日 優先權日2009年1月19日
發明者張笑天, 馬四海 申請人:蕪湖昇陽光電科技有限公司