[实用新型]一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于单晶硅炉用炭/炭坩埚材料制备技术领域，尤其是涉及一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置。

背景技术

单晶硅炉拉制单晶硅棒时，盛装多晶硅块等原料的石英坩埚放入位于埚底之上的石墨坩埚内，在真空中加热熔化，调控到工艺温度后，籽晶经导流筒插入熔融多晶硅液中，籽晶与石墨坩埚作逆向旋转并向上提升，使多晶硅液按籽晶的硅原子排列顺序结晶凝固成单晶硅棒。在单晶硅棒拉制过程中，炉内温度为1460℃～1600℃，此时石英坩埚变软，要靠外面的石墨坩埚承托。石墨坩埚在高温环境中使用，要承托石英坩埚及原材料的质量，并处于旋转状态。因石墨材料的力学性能偏低，在外力的作用下容易开裂，其使用寿命短。

2007年02月07日公开的专利号为ZL200610043186.4，名称为“单晶硅拉制炉用热场炭/炭坩埚的制备方法”的专利申请文件中公开了一种炭/炭坩埚的制备方法，用以替代石墨坩埚。2008年12月10日公开的专利号为ZL200810031364.0，名称为“炭/炭复合材料坩埚及生产工艺”的专利申请文件中公开了一种炭/炭复合材料坩埚，该坩埚由炭纤维经制坯、增密、纯化、机加工制成。上述两个发明专利申请文件中所公开的炭/炭坩埚制备工艺中均未对CVI致密过程中所用的装置进行描述，且存在装炉量少、设备产能低、生产效率低、进气方式受限、气体流量小、沉积效果差且所生产坩埚横纵向上下密度差很大、增重小、致密效率低等缺陷和不足。

2012年05月02日公开的专利号为201110433814.0，名称为“一种多沉积室CVI致密炭/炭坩埚的装置及方法”的专利申请文件中公开了一种多沉积室CVI致密炭/炭坩埚的装置，但该装置难以保证每个沉积室内部直径方向上的气体均匀性，炭/炭坩埚坯体的内部难以进气，并且未对前驱碳源气体进行保温处理，同时也难以实现整体吊装。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置，其结构简单、设计合理、装炉简单且使用操作简便、使用效果好，能有效提高所制备产品的致密均匀性及装炉量，并能缩短制备周期。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置，包括由炉外罐和炉内罐组成的化学气相沉积炉，其特征在于：还包括水平安装在炉内罐底部的底板、密封安装在炉内罐上部的炉盖和多层由下至上布设在炉内罐内的水平隔板，多层所述水平隔板布设于底板与水平隔板之间，位于最顶层的水平隔板上方设置有一个呈水平向的封气板，上下相邻两层所述水平隔板之间、封气板与位于最顶层的水平隔板之间以及所述底板与位于最底层的水平隔板之间均通过多个呈竖直向布设的石墨支撑柱进行分隔，所述水平隔板和底板均为石墨隔板；上下相邻两层所述水平隔板之间、封气板与位于最顶层的水平隔板之间以及所述底板与位于最底层的水平隔板之间均形成一个独立的沉积室，所述沉积室的数量为多个，多个所述沉积室由上至下进行布设且所述沉积室的数量为N+1个，其中N为所述水平隔板的数量；多个所述沉积室的内部高度均大于需致密炭/炭坩埚坯体的竖向高度；多个所述沉积室中位于顶部的沉积室为顶部沉积室，位于所述顶部沉积室下方的各沉积室的内侧中部均安装有一个竖向进气管节，每个所述竖向进气管节上均开有向所处沉积室内通入碳源气体的出气孔；所述竖向进气管节的数量为多个，多个所述竖向进气管节由上至下布设在炉内罐的中心轴线上；位于最顶层的水平隔板为顶层隔板，所述底板中部和位于所述顶层隔板下方的各水平隔板中部均开有一个将上下相邻两个所述竖向进气管节进行连通的竖向通孔；多个所述竖向进气管节中位于底部的竖向进气管节为底部管节，所述底部管节安装在底板中部，所述炉内罐底部安装有底部进气管，所述底部进气管由下至上插入所述底部管节内；所述炉盖的中部开有出气口。

上述一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置，其特征是：所述顶部沉积室的内侧中部安装有一个所述竖向进气管节，所述顶层隔板中部开有一个所述竖向通孔。

上述一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置，其特征是：所述炉内罐内所安装的所有竖向进气管节连接为一体并形成布设于炉内罐内侧中部的竖向进气管，所述竖向通孔为供竖向进气管安装的安装孔。