本實用新型涉及人工晶體領(lǐng)域，具體涉及一種用于硅芯拉制時提高硅芯結(jié)晶速度的吹氣裝置。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)的硅芯拉制過程中，一般使用籽晶進行引晶。待引晶完成后再進行硅芯的拉制。在此過程中，籽晶需要借助籽晶夾頭夾持。待高頻線圈將原料棒的端頭局部融化成液體后，籽晶夾頭帶動籽晶下降，穿過高頻線圈的拉制孔后插入原料棒上端的溶液內(nèi)。隨后通過籽晶夾頭帶動籽晶上升，籽晶帶動溶液上升并重新結(jié)晶，最終形成所需長度的硅芯。

在籽晶帶著融液上升的過程中，當(dāng)融液離開高頻線圈的拉制孔后會逐漸冷卻并重新結(jié)晶。此時帶動籽晶上升的上軸的提升速度較慢，拉制直徑為￠8mm的硅芯時，上軸的提升速度為14mm/min，拉制直徑為￠10mm的硅芯時，上軸的提升速度為12mm/min，拉制硅芯的直徑一般都在￠8～￠10mm之間。所拉制的硅芯直徑越大，其后期在還原爐內(nèi)的生長速度越快，生產(chǎn)效率越高，所以如何提高硅芯的生產(chǎn)效率和增大硅芯的直徑就成了本領(lǐng)域的技術(shù)訴求之一。

針對上述技術(shù)問題，申請人提出過“一種拉制硅芯時提高硅芯結(jié)晶速度的裝置”的專利申請（專利申請?zhí)枮?01410175547.5、申請日為2014年04月21日、公開號為CN105002556A）。該申請借助于一吹氣裝置（具體結(jié)構(gòu)詳見附圖1），有效的提高了硅芯的結(jié)晶速度，該申請在本申請中被用作參考。

上述專利申請雖然解決了硅芯結(jié)晶速度慢的問題，但在拉制硅芯的過程中由于連續(xù)吹氣的不穩(wěn)定性，會導(dǎo)致新拉制的硅芯結(jié)晶速度不一致，影響晶體質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

經(jīng)研究，申請人認為導(dǎo)致新拉制的硅芯結(jié)晶速度不一致的主要原因是吹氣裝置吹向硅芯的氣流分布不均勻，從而造成硅芯結(jié)晶速度的差異。

本實用新型提供了一種用于硅芯拉制時提高硅芯結(jié)晶速度的吹氣裝置，通過改進吹氣裝置的結(jié)構(gòu)，使最終吹向硅芯的氣體更加均勻和穩(wěn)定，從而解決了新拉制的硅芯結(jié)晶速度均勻性的問題。

本實用新型的原理包括兩個方面：一是在硅芯的冷卻過程中，沿不同方向?qū)γ扛栊具M行吹氣，使硅芯的冷卻更加均勻化；二是采用多級進氣管的方式對進入吹氣裝置的氣體進行多次緩沖再分配，以實現(xiàn)氣體分布和流動的均勻化。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：

環(huán)繞每一根硅芯設(shè)置一個吹氣嘴，吹氣嘴上開設(shè)多個吹氣孔，使從吹氣孔吹出的氣體沿多個方向均勻吹向硅芯。

為了穩(wěn)定氣流，可以在吹氣嘴的上游設(shè)置一個或多個環(huán)形進氣通道，通過連接管將吹氣嘴與環(huán)形進氣通道相連通，環(huán)形進氣通道之間通過多個進氣孔相互連通，使進入吹氣裝置的氣流在進氣通道及吹氣環(huán)內(nèi)多次分布，實現(xiàn)吹出氣流的均勻化。

在一優(yōu)選實施例中，所述的進氣通道可以為多個平行疊置的環(huán)形通道，冷卻氣體經(jīng)進氣管進入吹氣裝置之后，經(jīng)第一進氣通道進入第二進氣通道，再經(jīng)連接管進入第三進氣通道，最終經(jīng)吹氣孔吹向硅芯。

其中，第一進氣通道和第二進氣通道均設(shè)置在同一吹氣環(huán)內(nèi)，第一進氣通道設(shè)置在該吹氣環(huán)的上方，第二進氣通道設(shè)置在該吹氣環(huán)的下方，第一進氣通道和第二進氣通道由多個進氣孔相互連通。

吹氣嘴設(shè)置在所述吹氣環(huán)的下方，第三進氣通道位于該吹氣嘴內(nèi)部，通過連接管將第二進氣通道與相第三進氣通道連通，吹氣孔設(shè)置在吹氣嘴上，均勻環(huán)繞在硅芯周圍，對準(zhǔn)硅芯的結(jié)晶區(qū)。

為了便于維修，在吹氣環(huán)環(huán)形的開口A與第一進氣通道及第二進氣通道端部相對應(yīng)的位置設(shè)有排污口，在排污口處設(shè)有封堵螺釘。

所述吹氣環(huán)上還可以設(shè)有若干個固定柱，用于安裝導(dǎo)心板。

由于采用如上所述的技術(shù)方案，本實用新型具有如下有益效果：

采用本實用新型的技術(shù)方案，解決了現(xiàn)有技術(shù)中硅芯冷卻不均勻的問題。硅芯的快速均勻冷卻可以提高晶體的拉制速度、增加所拉制的硅芯的直徑，而硅芯直徑的加大，又使其后期在還原爐內(nèi)的生長速度加快，由此提高了生產(chǎn)效率。

【附圖說明】

圖1是上述現(xiàn)有技術(shù)中的吹氣裝置；

圖2是本實用新型一優(yōu)選實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2實施例另一方向的示意圖；

圖4是是圖2實施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4結(jié)構(gòu)中A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖4結(jié)構(gòu)中B-B剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是圖4結(jié)構(gòu)中C-C剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2-7中的標(biāo)號與部件之間的對應(yīng)關(guān)系為：

1、進氣管；2、蓋板A；3、固定柱；4、吹氣環(huán)；5、連接管；6、吹氣嘴；7、封堵螺釘；8、開口A；9、蓋板B；10、開口B；11、吹氣孔；12、蓋板C；13、第一進氣通道；14、第二進氣通道；15、進氣孔；16、第三進氣通道。

【具體實施方式】

如上所述，本實用新型的主要構(gòu)思是采用多級進氣的方式對氣體進行緩沖分散，以實現(xiàn)氣體的均勻化；同時沿不同方向?qū)γ扛栊具M行吹氣，使硅芯的冷卻更加均勻化。

以下結(jié)合一優(yōu)選實施例對本實用新型做進一步詳細的說明。

圖1是“一種拉制硅芯時提高硅芯結(jié)晶速度的裝置”的專利申請中所公開的吹氣裝置示意圖。該吹氣裝置包括進氣管、吹氣環(huán)和吹氣孔，氣流通過吹氣環(huán)經(jīng)吹氣孔直接吹向硅芯。

附圖2-7詳細描述了本實用新型吹氣裝置的一個優(yōu)選實施例。

如圖2所示，本實用新型的吹氣裝置包括進氣管1、吹氣環(huán)4、連接管5和吹氣嘴6。

如圖5所示，在所述吹氣環(huán)4的上方設(shè)有第一進氣通道13，在吹氣環(huán)4的下方設(shè)有第二進氣通道14。所述第一進氣通道13與第二進氣通道14通過進氣孔15相連通。

進氣管1設(shè)置在吹氣環(huán)4的外緣面上，所述進氣管1的一端連通爐室內(nèi)部的進氣管道，另一端連通第一進氣通道13。

在吹氣環(huán)4的下方設(shè)有若干個吹氣嘴6，所述吹氣嘴6通過連接管5連通第二進氣通道14。所述吹氣嘴6的數(shù)量、位置與高頻線圈上設(shè)置的拉制孔的數(shù)量和位置一致，吹氣嘴6上的吹氣孔11對準(zhǔn)硅芯的結(jié)晶區(qū)。

如圖3所示，所述吹氣嘴6為環(huán)形開口結(jié)構(gòu)，即設(shè)有開口B10。吹氣嘴6上設(shè)有第三進氣通道16，與設(shè)置在吹氣嘴6內(nèi)緣面上的吹氣孔11相連通。

在吹氣環(huán)4上也設(shè)有開口A8。在該開口處，第一進氣通道13及第二進氣通道14兩端相對應(yīng)的位置上分別設(shè)有排污口，在排污口處設(shè)有封堵螺釘7。

如圖2所示，所述吹氣環(huán)4的上面設(shè)有若干個固定柱3，該固定柱3可以用于安裝導(dǎo)心板（導(dǎo)心板已另行申報專利）。

如圖5所示，第一進氣通道13為設(shè)置在吹氣環(huán)4的上方、向下凹陷的上凹槽，在該上凹槽的開口端設(shè)有蓋板A2，上凹槽與蓋板A2形成第一進氣通道13。第一進氣通道13為環(huán)形開口（C形）結(jié)構(gòu)，其兩端頭分別設(shè)有排污口。

第二進氣通道14為設(shè)置在吹氣環(huán)4的下方、向上凹陷的下凹槽，在該下凹槽的開口端設(shè)有蓋板B9，下凹槽與蓋板B9形成第二進氣通道14。第二進氣通道14為環(huán)形開口（C形）結(jié)構(gòu)，其兩端頭分別設(shè)有排污口。

如圖6所示，為了使第二進氣通道14與第一進氣通道13連通，在下凹槽的底部設(shè)有若干個進氣孔15。

如圖5所示，工作時，氣體首先由進氣管1進入第一進氣通道13，并經(jīng)由進氣孔15進入第二進氣通道14。經(jīng)進氣孔15的分散作用，第二進氣通道14內(nèi)氣體相對于第一進氣通道13內(nèi)的氣體更為均勻。

如圖5-7所示，吹氣嘴6也設(shè)置為C形結(jié)構(gòu)，在吹氣嘴6上方設(shè)有向下凹陷的凹槽，在所述凹槽的開口端設(shè)有蓋板C12，兩者構(gòu)成第三進氣通道16，第三進氣通道16通過連接管5連接第二進氣通道14。在吹氣嘴6的內(nèi)緣面上設(shè)有若干個吹氣孔11，吹氣孔11與第三進氣通道16相連通，與硅芯的結(jié)晶區(qū)相對應(yīng)。

吹氣環(huán)4內(nèi)的氣體可以選擇氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣或氡氣中的任意一種。

該實施例中，用于冷卻硅芯的氣體，經(jīng)進氣管1進入吹氣裝置之后，經(jīng)過第一進氣通道13進入第二進氣通道14，然后經(jīng)進氣孔15再進入第三進氣通道16，最終通過吹氣孔11吹向硅芯。吹向硅芯的氣體更加均勻、穩(wěn)定，從而確保了硅芯結(jié)晶的均勻化。

以使用硅芯爐拉制硅芯為例，待爐體內(nèi)的原料棒上端頭融化后，通過控制系統(tǒng)將由籽晶夾頭帶動的籽晶緩緩穿過高頻線圈上的拉制孔，并插入到原料棒上端頭的融液內(nèi)，待籽晶的端頭與原料棒上端頭的融液融為一體后，通過控制系統(tǒng)控制將由籽晶夾頭帶動的籽晶緩慢提升，當(dāng)融液離開高頻線圈上的拉制孔后逐漸開始結(jié)晶并形成所需的硅芯。此時通過控制系統(tǒng)開啟進氣閥門，氬氣通過進氣管1進入吹氣環(huán)4上的第一進氣通道13內(nèi)，然后通過進氣孔15分散進入到第二進氣通道14。第二進氣通道14內(nèi)的氣體通過連接管5進入到第三進氣通道16內(nèi)，再通過吹氣孔11將氣體吹到硅芯的結(jié)晶區(qū)，實現(xiàn)對結(jié)晶區(qū)的快速冷卻。

以拉制直徑為10mm的硅芯為例，采用本實用新型的吹氣裝置后，上軸的提升速度“即硅芯的拉制速度”為14mm/min；拉制直徑為14mm的硅芯，上軸的提升速度為10mm/min。由此大大提高了晶體的拉制速度。由于硅芯的結(jié)晶速度加快，也加大了硅芯的可拉制直徑。