用于直拉單晶爐熱場的加熱器及使用方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及直拉單晶爐熱場技術領域，特別是設及一種用于直拉單晶爐熱場的加 熱器及使用方法。
【背景技術】
[0002] 直拉單晶爐是在惰性氣體(氣氣為主)環(huán)境中，使用加熱器將多晶娃等多晶材料烙 化，并采用直拉法生長無位錯單晶的設備。加熱器是單晶爐熱場的核屯、部件，提供多晶烙化 長晶的熱能，其結構的設計不僅直接影響著是否能順利長晶W及單晶的質量，而且作為主 要耗材之一，直接影響到單晶的制造成本。
[0003] 娃單晶生長過程中W惰性氣體氣氣作為保護氣體，減壓狀態(tài)下流動的氣氣會帶走 烙娃與石英相蝸反應(見式1)產生的一氧化娃蒸氣。加熱器的形狀通常為圓筒鳥籠狀，側面 進行開槽，形成多個葉片。當被帶走的一氧化娃蒸氣流經加熱器時，會與加熱器表面(碳)發(fā) 生反應(見式2和式3)，在不同溫度下會形成碳化娃和娃，因此從上至下不同溫區(qū)的加熱器 葉片表面呈現(xiàn)出不同的形貌，見圖1。部位1從加熱器頂端往下，葉片表面黃色碳化娃逐漸增 多，部位2葉片表面黃色碳化娃均勻分布，而部位3從加熱器葉片中間往下，葉片表面主要是 娃和碳化娃的混合粘結，部位4則主要是娃的沉積粘結。運種情況下形成的碳化娃的粘結強 度和硬度都不是很高，冷卻后很小的摩擦就能掉落，因此每一爐停爐后都要對其進行清潔， 避免下一爐揚塵污染原料。運樣多次清潔后，加熱器葉片就會逐漸損耗減薄，尤其W固液界 面附近的部位2損耗最大。而娃的粘結強度是比較高的，因此部位3由于混合粘結娃對表面 的保護，葉片損耗是比較小的，部位4葉片的損耗更是非常小。由于部位2葉片損耗變得越 薄，局部電阻值會變得越大，局部發(fā)熱就越厲害，損耗也在不斷加劇，最終導致部位2葉片太 薄甚至斷裂而無法繼續(xù)使用加熱器。運種葉片損耗不均勻的情況，不僅大大縮短了加熱器 的壽命，而且嚴重影響了加熱器的發(fā)熱情況，使得固液界面的溫度梯度逐漸發(fā)生變化，影響 了單晶的生長和品質。
[0007]目前直拉單晶爐熱場使用最多的加熱器是圓筒鳥籠狀加熱器，底部一般有二個或 四個連接電極的腳。專利201220313158.0(授權公告日2013.01.02)公布了一種單晶爐熱場 加熱器，其加熱器主體和加熱器腳可拆卸地連接，當加熱器腳損壞時，只需要將加熱器腳從 加熱器主體上拆除，并更換新的加熱器腳即可，無需更換整個加熱器主體，降低了維修成 本。專利201320531088.0 (授權公告日2014.03.05)公布了一種用于直拉單晶爐的分體加熱 器，即加熱筒和電極腳為分體結構，在發(fā)生因粘娃或者電極腳拉弧不能繼續(xù)使用的情況下， 可通過直接更換電極腳完成設備的維修更換，從而大大增強了加熱器主體部分的抗風險能 力，進而降低了生產成本。然而，在加熱器的正常使用中，只要使用得當，不發(fā)生拉弧打火的 情況，加熱器的腳一般不會發(fā)生損壞，而葉片損耗卻是每一爐都在發(fā)生，因此加熱器的使用 壽命長短通常是由葉片損耗減薄的快慢決定的。

【發(fā)明內容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種葉片損耗慢，使用壽命長的直拉單晶爐熱場 的加熱器及其使用方法。
[0009] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是一種用于直拉單晶爐熱場的加 熱器，包括加熱器主體;所述加熱器主體可翻轉。
[0010] 作為本發(fā)明所述的用于直拉單晶爐熱場的加熱器的改進:所述加熱器主體的葉片 端面上設置有加熱器腳。
[0011] 作為本發(fā)明所述的用于直拉單晶爐熱場的加熱器的進一步改進:所述加熱器主體 的葉片兩端均設置有螺紋孔;所述加熱器腳上相對于螺紋孔設置有通孔;所述加熱器腳通 過螺釘經通孔和螺紋孔進行固定。
[0012] 作為本發(fā)明所述的用于直拉單晶爐熱場的加熱器的進一步改進:所述葉片的端面 的螺紋孔的數量為2的整數倍;所述葉片兩端的螺紋孔數量相同。
[0013] 作為本發(fā)明所述的用于直拉單晶爐熱場的加熱器的進一步改進:所述加熱器主體 中設有螺紋孔的葉片的轉角部位相對其他葉片的相應轉角部位縮進一定距離;該一定距離 為加熱器腳與加熱器主體相互連接部位的長度。
[0014] 作為本發(fā)明所述的用于直拉單晶爐熱場的加熱器的進一步改進:所述螺紋孔繞加 熱器主體環(huán)形排列;所述加熱器主體兩端的螺紋孔的數量均為8個。
[0015] -種用于直拉單晶爐熱場的加熱器使用方法:將加熱器主體使用一定爐數后，加 熱器主體的部位3和部位4形成一層娃和碳化娃的混合沉積層;將此加熱器主體進行翻轉， 轉換原先帶有沉積層的部位處于原部位2和部位1的溫區(qū)范圍；再次進行相同數量爐數后， 再次翻轉加熱器主體，W此循環(huán)翻轉加熱器主體。
[0016] 作為本發(fā)明所述的用于直拉單晶爐熱場的加熱器使用方法的改進:所述加熱器主 體一端的帶螺紋孔的葉片通過螺釘連接加熱器腳后使用；在加熱器主體使用一定爐數后， 其翻轉步驟為:將加熱器腳與加熱器主體另外一端的相應位置進行連接后使用；重復W上 步驟對加熱器主體進行倒置或者翻轉。
[0017] 作為本發(fā)明所述的用于直拉單晶爐熱場的加熱器使用方法的進一步改進:所述的 加熱器主體進行倒置或翻轉時的使用爐數為1~50。
[0018] 作為本發(fā)明所述的用于直拉單晶爐熱場的加熱器使用方法的進一步改進:所述的 加熱器主體進行倒置或翻轉時的使用爐數為10。
[0019] 本發(fā)明具有的優(yōu)點和有益效果是:采用上述技術方案的單晶爐熱場加熱器，在使 用一定爐數后，部位3和部位4會形成一層娃和碳化娃的混合沉積層，此時將加熱器主體倒 置，帶有沉積層的部位會處于原部位2和部位1的溫區(qū)范圍，由于沉積層的高溫抗氧化性非 常好，有效地隔絕了一氧化娃蒸氣對加熱器葉片的腐蝕和損耗，不僅大大延長了加熱器的 使用壽命，而且大大提升了熱場溫度梯度的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0020] 圖1為直拉單晶爐熱場使用最多的常規(guī)加熱器的主視圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明的用于直拉單晶爐熱場的加熱器主體的主視