陶瓷坩埚

单晶硅生产中成熟的应用是石英玻璃坩埚，是采用陶瓷坩埚提纯多晶硅。在物理法提纯太阳能级多晶硅材料和定向结晶炉（DSS）系统中采用陶瓷坩埚越来越多。陶瓷坩埚的材料基体为陶瓷，其晶相为晶体和玻璃体，其基本性能和分析手段为工程陶瓷的研究内容。而石英玻璃坩埚简称石英坩埚，其材料基体是玻璃，完全是玻璃相。  


 

陶瓷坩埚的主要化学成分： 

二氧化硅（Silica） SiO2  99.0% 

三氧化二铝（Alumina） Al2O3   0.5% 氧化钙（Calcia） CaO   0.5% 

石英玻璃坩埚的主要成分是单一高纯度的二氧化硅（Silica） SiO2   

陶瓷坩埚涂层材料： 

在制备铸造多晶硅时，在原料熔化，晶体生长过程中，硅熔体和坩埚长时间接触，会产生黏滞作用。由于两种材料的热膨胀系数不同，如果硅材料和坩埚壁结合紧密，在晶体冷却时很可能造成晶体硅或坩埚破裂；同时，由于硅熔体和坩埚长时间接触，与制备直拉单晶硅时一样，会造成陶瓷坩埚的腐蚀，使得多晶硅中的氧浓度升高。为了解决这个问题，工艺上一般利用Si3N4等材料作为涂层，附加在坩埚的内壁，从而隔离了硅熔体和坩埚的直接接触，不仅能够解决黏滞问题，而且可以降低多晶硅中的氧，碳杂质浓度；进一步地，利用Si3N4涂层，还使得陶瓷坩埚可能得到重复使用，达到降低生产成本的目的。利用定向凝固技术生长的铸造多晶硅，在多数情况下，坩埚是消耗件，不能重复循环使用，即每一炉多晶硅需要一支陶瓷坩埚。陶瓷坩埚的内涂层处理得恰当，陶瓷坩埚可以重复使用。  

陶瓷坩埚力学性能： 

陶瓷是脆硬性材料，其抗拉强度很低而抗压强度很高。性能测试与试样的内在质量和表面状态关系密切，一些显微缺陷和表面粗糙度对测试结果有很大影响。

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