Кварцевый тигель — это специализированный контейнер высокой чистоты из кварцевого стекла, используемый в фотоэлектрической и полупроводниковой промышленности для плавления и кристаллизации кремния. Он отличается превосходной термической стабильностью (до 1450°C), коррозионной стойкостью и двухслойной структурой (внешний слой с большим количеством пузырьков и прозрачный внутренний слой) для оптимизации эффективности роста кристаллов и чистоты.
Кварцевые тигли представляют собой специализированный продукт среди изделий из кварцевого стекла. Это контейнеры, используемые в фотоэлектрической и полупроводниковой промышленности для хранения расплавленного кремния и формирования кремниевых слитков. Благодаря таким свойствам кварцевых тиглей, как чистота, однородность и устойчивость к высоким температурам. Что касается физических и термических свойств, его точка деформации составляет примерно 1100 ℃, температура размягчения — 1730 ℃, а максимальная температура непрерывной эксплуатации — 1100 ℃ с кратковременным максимумом 1450 ℃. В настоящее время он широко используется в производственном процессе извлечения кристаллического кремния в солнечной энергетике и полупроводниковой области и является расходным материалом в процессе производства кристаллического кремния.
Производство полупроводниковых кварцевых тиглей и фотоэлектрических кварцевых тиглей происходит по одному и тому же технологическому процессу: во-первых, с помощью центробежной силы и формовочных устройств сырье из кварцевого песка формируется в определенную форму и толщину во вращающейся форме кварцевого тигля. Благодаря высокотемпературным электрическим дугам в качестве источника тепла сырье из кварцевого песка в форме кварцевого тигля плавится при высоких температурах. После завершения плавки заготовки кварцевого тигля вынимают. Поместите кварцевый тигель торцом вниз на рабочую платформу. С помощью шлифовального оборудования или различных пескоструйных устройств удалите песок, налипший на внешнюю поверхность кварцевого тигля. Затем используйте оборудование для обрезки кромок и снятия фасок, а также центрирующее устройство, чтобы исправить кварцевый тигель. В соответствии с требованиями к высоте используйте режущее устройство для резки кварцевого тигля. Наконец, используйте внутренние и внешние устройства для снятия фаски, чтобы снять фаску с торцевой поверхности кварцевого тигля по мере необходимости.
Кварцевый тигель представляет собой двухслойную структуру как внутри, так и снаружи. Ранние кварцевые тигли имели полностью прозрачную структуру. Эта прозрачная структура была склонна вызывать неравномерность условий теплопередачи, что затрудняло рост кристаллических стержней. Кроме того, однородная структура требовала большого количества высококачественного кварцевого песка высокой чистоты и была дорогостоящей. Поэтому метод изготовления кварцевого тигля этого типа был практически прекращен. Кварцевые тигли, приготовленные дуговым методом, полупрозрачны и имеют структуру внутреннего и внешнего слоев. Внешний слой представляет собой область с высокой плотностью пузырьков, известную как пузырьковый композитный слой. Слой пузырькового композита нагревается более равномерно и обеспечивает лучший эффект сохранения тепла. Внутренний слой представляет собой прозрачный слой толщиной 3–5 мм, известный как слой с пузырьками. Наличие слоя обеднения пузырьков снижает плотность пузырьков в зоне контакта тигля с раствором, тем самым повышая успешность роста монокристаллов и качество кристаллических стержней.
Чистота кварцевого песка существенно влияет на качество вытягивания кристаллов. В процессе вытягивания кристаллов содержание гидроксильных групп, примесных элементов и пузырьков внутри кварцевого тигля влияет на качество кремниевого стержня и срок службы кварцевого тигля. Среди них технологический маршрут может улучшить содержание гидроксильных групп, но содержание примесей и пузырьков в большей степени зависит от чистоты самого кварцевого песка.
