[发明专利]局部涂层石英坩埚及其制作方法

说明书

本发明提供一种局部涂层石英坩埚及其制备方法，属于坩埚制造技术领域。在坩埚本体的底部外侧涂覆有诱发析晶层，诱发析晶层由诱发析晶相物质组成，其中，诱发析晶相物质包括氧化钙、氧化镁、氧化钛、氧化钡、碳酸钡、氧化锆、氧化铝中的至少一种。在高温拉晶过程中，诱发析晶层的诱发析晶物质可引发坩埚本体底部的石英由玻璃态转变成晶体态，在石英玻璃态转变为晶体态过程中，体积变化很小，诱发析晶层附着牢固，不会导致坩埚本体的底部开裂，晶体态石英具有高致密性且活性较低，可有效提高坩埚本体底部强度，在硅单晶拉制收尾阶段，可有效抵抗高温导致的底部变形，提高拉晶产出，提高所述坩埚本体的使用效率，降低生产成本。

技术领域

本发明属于坩埚制造技术领域，具体涉及一种局部涂层石英坩埚及其制备方法。

背景技术

石英坩埚通常是Czochralski法(CZ法)拉制单晶硅棒的重要辅件。石英坩埚作为硅料的载体有着不可替代的作用。

目前太阳能行业单晶硅拉制普遍采用带有水冷导流筒的单晶炉进行拉制，水冷导流筒可增加热场内部的温度梯度，可明显提高单晶硅的生长速度，但在单晶硅拉制收尾阶段，石英坩埚内硅液较少，水冷导流筒带走热量较多，需不断提高加热器功率进行温度补偿防止硅液结晶，过程中石英坩埚外侧温度逐渐增加，粘度下降，最终导致石英坩埚变形，造成收尾中断，同时无法再次加料来拉制多根晶棒，导致石英坩埚使用效率降低，生产成本增加。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种局部涂层石英坩埚及其制备方法，以解决现有技术中存在的单晶硅拉制过程在，石英坩埚底部容易变形，导致坩埚使用效率低、生产成本高的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种局部涂层石英坩埚，包括坩埚本体，所述坩埚本体的底部外侧涂覆有诱发析晶层，所述诱发析晶层由诱发析晶相物质组成，其中，所述诱发析晶相物质包括氧化钙、氧化镁、氧化钛、氧化钡、碳酸钡、氧化锆、氧化铝中的至少一种。

优选地，所述诱发析晶层涂覆在所述坩埚本体的底部外侧，且以所述坩埚本体底部中心点为圆心向四周延展，所述诱发析晶层最大直径为0.5D～0.8D，其中，D为所述坩埚本体的口径。

优选地，所述诱发析晶层浓度为0.1×10⁶ mol/cm²～1×10⁶ mol/cm²。

优选地，所述诱发析晶相物质为纳米级粉体。

优选地，所述坩埚本体包括透明内层及气泡层，所述气泡层设置于所述透明内层外侧。

优选地，所述透明内层的厚度为0.5mm～5.0mm，所述气泡层的厚度为4.0mm～15.0mm。

优选地，所述透明内层由粒度为0.01mm～1mm的高纯天然石英砂在高温熔制过程中通过真空泵抽除石英颗粒间的气体而制成，所述气泡层由粒度为0.01mm～2mm的天然石英砂高温熔制而成。

一种如上所述的局部涂层石英坩埚的制作方法，包括以下步骤：

a. 坩埚本体成型；

b. 诱发析晶相物质配置：将诱发析晶相物质与纯水按质量百分比1:10～1:100配置成浓度均一的溶液，其中，所述诱发析晶相物质包括氧化钙、氧化镁、氧化钛、氧化钡、碳酸钡、氧化锆、氧化铝中的至少一种；

c. 诱发析晶层涂覆：将步骤b中配置的溶液涂覆于步骤a所成型的坩埚本体的底部；

d. 自然干燥；

f. 高温烘干：在200℃～800℃的的温度下，加热1min～5min，得到所述局部涂层石英坩埚。

优选地，所述“坩埚本体成型”包括以下步骤：