[发明专利]低碳准单晶铸锭炉及应用该铸锭炉进行铸锭的方法

权利要求书

1.低碳准单晶铸锭炉，其特征在于：包括炉体（1）、设置在炉体内的隔热笼（2）以及设置在隔热笼（2）中热交换台（9），所述的热交换台（9）上放置有一个坩埚（7），所述的坩埚（7）的顶部设置有加热器A（3），其四周分布有加热器B（8），坩埚（7）的上端还设置有一个盖板（5），炉体（1）上端设置有通气口，所述的通气口处设置有一个套管（4），所述的套管（4）依次穿过隔热笼（2）和盖板（5）连通到坩埚（7）中，所述的加热器B（8）通过加热器升降杆（11）连接炉体（1）外部的牵引装置（12）。

2.根据权利要求1所述的低碳准单晶铸锭炉，其特征在于，所述的热交换台（9）通过支柱（10）进行固定，所述的支柱（10）的一端安装在热交换台（9）的底面，另一端穿过隔热笼（2）安装在炉体（1）的底部。

3.根据权利要求2所述的一种低碳准单晶铸锭炉，其特征在于，所述的坩埚（7）的周边和下端设置有石墨护板（6）。

4.根据权利要求3所述的低碳准单晶铸锭炉，其特征在于，所述的坩埚（7）周边的石墨护板（6）的高度高于坩埚（7）的高度。

5.根据权利要求4所述的低碳准单晶铸锭炉，其特征在于，所述的套管（10）为石墨套管。

6.根据权利要求5所述的低碳准单晶铸锭炉，其特征在于，所述的坩埚（7）内设置有一个温度传感器，用于监测温度。

7.利用权利要求1～6中任一个所述的低碳准单晶铸锭炉，实现低碳准单晶铸锭方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）装料准备阶段：先向坩埚（7）中放入了籽晶，籽晶的厚度为25～30毫米，然后在籽晶的上方装入硅料和母合金； 

（2）加热熔化阶段：开启加热器A（3）和加热器B（8）对坩埚（7）内的硅料进行熔化，经过10～15h将坩埚（7）内的温度上升到1535℃，然后保温6～8h，温度通过温度传感器测试； 

（3）晶体生长阶段：首先经过1～2h将坩埚（7）内的温度降低到1430℃,然后保温6～8h，然后开始长晶过程，加热器B（8）位置通过牵引装置（12）控制做周期性的上下交替运动，直到整个铸锭全部凝固为止；

（4）退火阶段：晶体生长阶段结束后，坩埚（7）内的温度会从1430℃降到1415℃，然后开始退火阶段；

（5）冷却阶段：冷却阶段温度均匀下降，经过10～12h，将坩埚（7）内的温度从1325℃降到390℃左右。

8.根据权利要求7所述的低碳准单晶铸锭方法，其特征在于：所述的步骤（3）中加热器B（8）的每个运动周期包括三个阶段：a→b阶段为加热器B（8）匀速上升阶段，上升速度为20～30mm/h,持续时间15～25min，在这个阶段固液界面随着加热器B（8）的上升而匀速上升； b→c阶段为加热器B（8）匀速下降阶段，此阶段下降速度为25～35mm/h，持续时间为5～10min左右，在这个阶段固液界面随着加热器B（8）的匀速下降而下降，已凝固的晶体硅会产生部分重熔；c→d阶段为加热器B（8）停止加热阶段，停止时间为10～15min。

9.根据权利要求8所述的低碳准单晶铸锭方法，其特征在于：所述的步骤（3）中的退火阶段分为三个阶段：第一阶段为通过1～2个小时将坩埚（7）内的温度从1415℃降到1370℃；第二阶段为保温阶段，将坩埚（7）内的温度保持在1370℃，持续2～3个小时；第三个阶段为经过2～4个小时将坩埚（7）内温度从1370℃降到1325℃。