陶瓷坩堝

單晶硅生產中成熟的應用是石英玻璃坩堝，是采用陶瓷坩堝提純多晶硅。在物理法提純太陽能級多晶硅材料和定向結晶爐（DSS）系統中采用陶瓷坩堝越來越多。陶瓷坩堝的材料基體為陶瓷，其晶相為晶體和玻璃體，其基本性能和分析手段為工程陶瓷的研究內容。而石英玻璃坩堝簡稱石英坩堝，其材料基體是玻璃，完全是玻璃相。  


 

陶瓷坩堝的主要化學成分： 

二氧化硅（Silica） SiO2  99.0% 

三氧化二鋁（Alumina） Al2O3   0.5% 氧化鈣（Calcia） CaO   0.5% 

石英玻璃坩堝的主要成分是單一高純度的二氧化硅（Silica） SiO2   

陶瓷坩堝涂層材料： 

在制備鑄造多晶硅時，在原料熔化，晶體生長過程中，硅熔體和坩堝長時間接觸，會產生黏滯作用。由于兩種材料的熱膨脹系數不同，如果硅材料和坩堝壁結合緊密，在晶體冷卻時很可能造成晶體硅或坩堝破裂；同時，由于硅熔體和坩堝長時間接觸，與制備直拉單晶硅時一樣，會造成陶瓷坩堝的腐蝕，使得多晶硅中的氧濃度升高。為了解決這個問題，工藝上一般利用Si3N4等材料作為涂層，附加在坩堝的內壁，從而隔離了硅熔體和坩堝的直接接觸，不僅能夠解決黏滯問題，而且可以降低多晶硅中的氧，碳雜質濃度；進一步地，利用Si3N4涂層，還使得陶瓷坩堝可能得到重復使用，達到降低生產成本的目的。利用定向凝固技術生長的鑄造多晶硅，在多數情況下，坩堝是消耗件，不能重復循環使用，即每一爐多晶硅需要一支陶瓷坩堝。陶瓷坩堝的內涂層處理得恰當，陶瓷坩堝可以重復使用。  

陶瓷坩堝力學性能： 

陶瓷是脆硬性材料，其抗拉強度很低而抗壓強度很高。性能測試與試樣的內在質量和表面狀態關系密切，一些顯微缺陷和表面粗糙度對測試結果有很大影響。

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