[发明专利]金属硅的凝固提纯方法及装置

权利要求书

1.一种金属硅的凝固提纯法，使处于凝固提纯装置的铸模内的金属硅的熔融液体进行一个方向凝固并去除所述金属硅中的杂质元素，其特征在于，

使用凝固界面中的熔融液体侧温度梯度（G）、凝固中途的熔融液体中杂质元素浓度（C_m）和凝固速度（V）表示的组份的过冷却指数｛VOGC=（V/G）×C_m｝，相对于使用从金属硅中的硅-杂质元素的状态图读取的液相线的梯度（m）和杂质元素的扩散系数（D）表示的组份的过冷却的临界值｛0.59（D/m）｝，维持下述关系地进行所述熔融液体的加热和/或冷却：1/10｛0.59（D/m）｝≤VOGC＜0.59（D/m）。

2.如权利要求1所述的金属硅的凝固提纯法，其特征在于，铸模内的熔融液体的一个方向凝固是如下进行的，即，在对所述铸模的侧面进行隔热的同时从熔融液体的液面上方通过辐射加热，并且通过从铸模的底部取热进行冷却。

3.如权利要求1或2所述的金属硅的凝固提纯方法，其特征在于，组份的过冷却指数（VOGC）是以金属硅的物理性质值信息（凝固潜热、凝固点、密度、热传导率）、凝固前的熔融液体关联初期信息（初期杂质浓度、初期熔融液体深度）和凝固过程的时间序列信息（从晶体向外部取热的热流量、凝固面高度）为基础，根据相对于夹着凝固界面的凝固进行方向的恒定的一维热移动收支，求出凝固界面中的熔融液体侧温度梯度（G）和凝固速度（V）的积，对该积乘以熔融液体中杂质元素浓度的值（C_m）而求出的。

4.如权利要求3所述的金属硅的凝固提纯方法，其特征在于，组份的过冷却指数（VOGC）是以金属硅的物理性质值信息（L:凝固潜热、T_mp:硅的凝固点、ρ:凝固点处的晶体的密度、K_mo:静止的熔融液体的热传导率）、事先求出的熔融液体内有效热传导率信息（K_m:熔融液体内有效热传导率）、凝固前的熔融液体关联初期信息（C_o:初期杂质浓度、H:初期熔融液体深度）和凝固过程的时间序列信息（J_b:从容器底部向外部取热的热流量、x:凝固面高度）为基础，根据下述（1）式：

VOGC=1ρL(JbKm0KmKm+(H-x)4ϵσTa34ϵσTa3(Ta-Tmp)-Km0)C0(1-x/H)keff-1......(1)]]>

通过计算相对于夹着凝固界面的凝固进行方向的恒定的一维热移动收支而求出的，

其中，在上述式中，T_a表示加热器的辐射温度，ε表示熔融液体表面和加热器之间的有效辐射率，σ表示斯特凡·玻尔兹曼常数，以及k_eff表示有效分配系数。