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石墨在多晶硅鑄錠爐中的應(yīng)用

　　多晶硅鑄錠爐中,多個(gè)組件需要石墨材料。特別是加熱器中使用的加熱材料和隔熱材料,是目前重要的配套材料,因此高純石墨材料的發(fā)展推動(dòng)了多晶硅鑄錠生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步發(fā)展。

　　1 加熱器中使用的加熱材料

　　在多晶硅鑄錠爐設(shè)計(jì)上,為使硅料熔融,必須采用合適的加熱方式。從加熱的效果而言,感應(yīng)加熱和輻射加熱均可以達(dá)到所需的溫度。一般多采用輻射加熱方式,它可以對(duì)結(jié)晶過程的熱量傳遞進(jìn)行精確控制,易于在增禍內(nèi)部形成垂直的溫度梯度。

　　因此加熱器的加熱能力必須超過1650℃,同時(shí)加熱器的材料不能與硅料反應(yīng),不對(duì)硅料造成污染, 能在真空及惰性氣氛中長(zhǎng)期使用。符合使用條件可供選擇的加熱器有金屬鎢、鉬和非金屬石墨等。由于鎢、鉬價(jià)格昂貴,加工困難,而石墨來源廣泛,可加工成各種形狀。

　　另外,石墨具有熱慣性小、可以快速加熱, 耐高溫、耐熱沖擊性好,輻射面積大、加熱效率高、且基本性能穩(wěn)定等特點(diǎn),因此高純石墨材料可以作為很好的加熱器材料得到廣泛應(yīng)用。

　　2 加熱器中使用的隔熱材料

　　對(duì)于鑄錠工藝而言,為了提高生產(chǎn)效率,要求設(shè)備的升溫速度盡可能快;由于采用真空工藝,要求爐內(nèi)材料的放氣量應(yīng)盡可能少, 縮短真空排氣的時(shí)間;同時(shí)硅料中溫度梯度的形成還需要隔熱層的精確提升實(shí)現(xiàn),隔熱層的質(zhì)量要盡可能輕,以減少升降時(shí)的慣性而影響控制精度。

　　綜上所述對(duì)于隔熱材料的選擇要求是:耐高溫、密度低、導(dǎo)熱小、蓄熱量少、隔熱效果好、放氣量少、重量輕、膨脹系數(shù)小,在眾多的耐火保溫材料中,以高純石墨最為理想。

　　石墨材料在多晶硅鑄錠生產(chǎn)過程中有著不可替代作用,其優(yōu)良的特性為鑄錠爐內(nèi)保持較高的溫度場(chǎng)及優(yōu)良的隔熱效果提供了保障,因此石墨材料的未來發(fā)展可以進(jìn)一步推動(dòng)多晶硅鑄錠爐的優(yōu)化改造,還為多晶硅鑄錠生產(chǎn)成本的下降做出貢獻(xiàn)。

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