改良热场与石墨件并加装石英导流器科技支撑项目验收技术报告.doc

123科技支撑计划项目 验收材料技术报告 承担单位： 目 录 一、分项实验材料……………………………………………………………………3 （一） 实验名称……………………………………………………………………3 （二） 实验目的……………………………………………………………………3 （三） 实验概况……………………………………………………………………4 （四） 影响实验结果的因素及影响分析……………………………………5 （五） 阐述解决方法与创新点…………………………………………………6 （六） 实验所需材料、检验设备………………………………………………6 （七） 实验结果分析………………………………………………………………7 二、项目验收总结材料……………………………………………………………7 （一）项目考核实际指标…………………………………………………………7 （二）项目实施结论………………………………………………………………8 （三）项目实施中存在的问题……………………………………………………8 （四）项目专利申请…………………………………………………………………8 分项实验材料 一、实验名称：改良热场与石墨件并加装石英导流器 二、实验目的： 1、通过在炉盖与副室方箱接口处加装石英导流器，来提高晶体生长中的每分钟结晶的速度，使晶体在不发生变形或扭曲的情况下提高晶体生长速度，达到缩短晶体生长周期的目的。 2、通过改良热场，加强保温效果和密封性降低了生产过程中的耗电功率，因为缩短了等径周期，从而也实现了降低功率的效果。 3、热场的保温效果加强，导流罩的改造使晶体生长的界面更加稳定，提高了晶体生长并完整收尾的记录，同时也提高了生产效率和产量。 三、实验概况： 1、目前生产情况： ⑴由于现有热场的温度梯度与现有拉制尺寸不匹配，造成晶体生长过程中拉速略低，生长界面温度不稳定，拉速波动较大。生产过程中就会出现拉制不稳定的情况，晶体断棱和晶体完整收尾交替出现，人为干预频繁晶体会拉制完整，补温不及时或等径曲线波动较大晶体就会断棱。 ⑵晶体生长中拉速低会造成周期长，保温差引晶时的液面位置离加热器高温区远，引晶界面温度波动就会大造成引晶困难，拉制中的各个工艺流程都有所延误，每小时耗电自然增涨。 ⑷晶体在等径中，由于热场不稳定会造成拉速变化大，晶体生长不均匀，影响了晶体的直径，细径则直接造成损失，粗径则与工艺不匹配，埚位会增大，改变了最佳的生长界面，等径曲线反复波动，容易断棱，即便拉制完整也影响了晶体的拉制长度。 ⑸导流筒和保温盖的保温较差，造成晶体的轴向温度梯度过大，等径前期不好控制，在300mm-500mm易出现断棱现象，再回熔提肩，高温下产生大量挥发物，同事对坩埚涂层会有一定影响，最终造成拉制困难甚至整炉吊料。 2、解决方案： ⑴改造热场 在生产过程中，拉制较差的单晶炉热场的保温效果都较差，通过对原热场的分析，普通碳毡保温差而且老化快，密封不严，拉制中温度流失快，造成晶体温度梯度的改变，碳碳复合碳毡是将普通碳毡压缩后表面加涂层，这样就增强了热场保温，减缓了热场的老化，保温筒之间的凹槽保证了热场的密封性，而且使用寿命也同比普通碳毡要长。 ⑵加装石英导流器 晶体生长的过程中，氩气起着很大作用，除杂、冷却、提高拉速等，但是现有热场的设计，氩气在流动中会有部分流失，不能充分的进入导流筒至液面，因此石英导流器就解决了这个难题，它上沿悬挂在炉盖的直筒位置，下沿伸入石墨导流筒的上沿，这样就使氩气充分的进入导流筒，使晶体生长的界面温度更加稳定，同时还提高了生长拉速，缩短了等径周期，另外石英的材质更加洁净，不会将石墨杂质带入液面，也提高了成晶率。 ⑶调整生产工艺 生产工艺对晶体的生长至关重要，它不仅决定了晶体生长的稳定性，还有效的减少拉晶操作工的干预，因此根据目前的生产情况，调整了引晶、放肩、等径、收尾的工艺，使其与单晶的直径，拉速更加匹配，提高了拉晶操作工的各项效率和成晶率。 ⑷改造导流筒 原有导流筒保温较差，影响拉制结果和效率，现在将导流筒内芯改为碳碳复合材料，这样就增强了保温效果，又将保温盖上也改为碳碳复合材料，使熔体以上的区域温度更加稳定，在提高拉速的前提下晶体不会出现变形或扭曲的情况，有效的缩短了周期。 四、影响实验结果的因素构成及影响分析： 1、引晶过程中液面抖动，降低了引晶效率和一次成晶率，经过排查埚转电机与减速机以及下轴都会出现一些问题，还有主泵在运转过程中会产生振动并传到炉内，通过更换地脚弹簧、修复埚转电机与减速机及下轴部件，问题基本解决。 2、等径过程中晶体摆动，影响了晶体生长的稳定性，原因分析是单晶炉本身的精度不够，通过定期调整单晶炉的上下水平，在操作中注意埚位的变化，对拉制影响不严重。 3、等径过程中晶体扭曲，造成直径