[发明专利]一种单晶硅棒抗拉强度的检测装置及其方法

权利要求书

1.一种单晶硅棒抗拉强度的检测装置，其特征在于，包括两个夹具(1)、四个石墨卡瓣(2)和两个拉力机拉头(4)；

每个夹具(1)通过两片对称的夹具框(11)抱合后四周固定而成；夹具框(11)内壁设有用于放置石墨卡瓣(2)的凹槽(14)；

所述石墨卡瓣(2)两个为一组，抱合于对应夹具(1)的凹槽(14)内；所述石墨卡瓣(2)的内壁设有卡合单晶硅棒(3)端部的凹槽；

所述单晶硅棒(3)由两端凸起的硅棒端部(32)以及中部的硅棒测试段(31)所组成；待测试的单晶硅棒(3)位于两侧的夹具(1)之间，两端的硅棒端部(32)分别卡合于两侧的夹具(1)内；

所述夹具(1)远离单晶硅棒(3)的端部，分别与对应的拉力机拉头(4)固定连接，通过两个拉力机拉头(4)施加的水平拉力，拉动两个夹具(1)朝着水平相反方向移动，直至将单晶硅棒(3)的硅棒测试段(31)拉断。

2.根据权利要求1所述的单晶硅棒抗拉强度的检测装置，其特征在于，所述夹具框(11)的四个边角处分别设有固定块(12)，两个夹具框(11)抱合后，通过固定螺栓(13)贯穿固定块(12)后进行固定。

3.根据权利要求2所述的单晶硅棒抗拉强度的检测装置，其特征在于，两个石墨卡瓣(2)抱合后为圆台锥形状，所述凹槽(14)与石墨卡瓣(2)相匹配，长度大于石墨卡瓣(2)；所述石墨卡瓣(2)的侧壁与凹槽(14)内壁相贴合，并能够在凹槽(14)内前后移动。

4.根据权利要求3所述的单晶硅棒抗拉强度的检测装置，其特征在于，所述单晶硅棒(3)的两端硅棒端部(32)同样为圆台锥形状，并能够在石墨卡瓣(2)的凹槽内沿纵向转动。

5.根据权利要求4所述的单晶硅棒抗拉强度的检测装置，其特征在于，夹具(1)远离单晶硅棒(3)的端部设有安装柱(15)，另一端设有用于硅棒测试段(31)穿过的圆孔(16)；所述拉力机拉头(4)的自由端设有一外凸的卡快(41)，安装柱(15)上对应设置有卡槽，卡快(41)卡入安装柱(15)的卡槽后，通过安装螺栓(17)穿过固定，实现拉力机拉头(4)与夹具(1)端部的固定。

6.根据权利要求3所述的单晶硅棒抗拉强度的检测装置，其特征在于，所述石墨卡瓣(2)内的凹槽与硅棒端部(32)锥面相同，均为25-30°；石墨卡瓣(2)外壁锥面为30°。

7.采用权利要求1所述装置测定单晶硅棒抗拉强度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)机台准备，确保夹具两端同心度≤0.02mm；

(2)将待检测的单晶硅棒(3)加工成具有两端凸起的硅棒端部(32)以及中部的硅棒测试段(31)，然后根据硅棒端部(32)选择相匹配的石墨卡瓣(2)；先将石墨卡瓣(2)放入对应夹具框(11)的凹槽(14)内，并与凹槽(14)后端接触，然后再将硅棒端部(32)卡入石墨卡瓣(2)内；

(3)确认待检测的单晶硅棒(3)直面与石墨卡瓣(2)直面处无挤压、卡紧，单边间隙控制在0.2-0.3mm后，分别合上另一块石墨卡瓣(2)和夹具框(11)并固定；

(4)实验开始后拉力机以0.5-1N/min的速率施加载荷，直至单晶硅棒(3)与石墨卡瓣(2)贴合后移动到凹槽(14)最前端；随后以100-200N/min的速率施加载荷，直至单晶硅棒(3)被拉断，拉力机记录下整个载荷位移曲线。

8.根据权利要求7所述测定单晶硅棒抗拉强度的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述硅棒端部(32)和石墨卡瓣(2)均为圆台锥形状，石墨卡瓣(2)内的凹槽与硅棒端部(32)锥面相同，均为25-30°；石墨卡瓣(2)外壁锥面为30°。

9.根据权利要求7所述测定单晶硅棒抗拉强度的方法，其特征在于，步骤(4)中，实验开始时单晶硅棒(3)与石墨卡瓣(2)位于凹槽(14)后端，通过第一段施加载荷使得单晶硅棒(3)与石墨卡瓣(2)移动至凹槽(14)最前端，并实现紧密贴合。