[发明专利]一种用于提升单晶生长速度的装置及方法

权利要求书

1.一种用于提升单晶生长速度的装置，包括坩埚本体（1）和设于坩埚本体（1）内的硅溶液（2），坩埚本体（1）的上方设有导流筒（3），导流筒（3）内设有水冷热屏（4），单晶硅棒（5）设于水冷热屏（4）的轴线上且其正对着硅溶液（2）的上方设置，其特征在于：

水冷热屏（4）的主体内部设有循环管路（4a），循环管路（4a）的进口与进水管路（6）相连、出口与出水管路（7）相连；

水冷热屏（4）的内表面设为散热面（4b），散热面（4b）上连接一组散热片（8），散热片（8）的宽度由上至下逐渐减小，散热片（8）的外侧（8a）与散热面（4b）相连、内侧（8b）正对着单晶硅棒（5）设置，且每个散热片（8）的内侧（8b）到单晶硅棒（5）的最短距离相同。

2.根据权利要求1所述的用于提升单晶生长速度的装置，其特征在于：

所述水冷热屏（4）的主体为筒状结构，其横截面圆口大小由下至上依次减小，水冷热屏（4）的主体结构与导流筒（3）相互配合，且二者的轴线相互重合。

3.根据权利要求1或2所述的用于提升单晶生长速度的装置，其特征在于：

所述循环管路（4a）为螺旋状，其以水冷热屏（4）的轴线为中线绕着水冷热屏（4）的主体盘旋设置。

4.根据权利要求1或2所述的用于提升单晶生长速度的装置，其特征在于：

所述散热片（8）为直角三角形结构，其斜边连接在水冷热屏（4）的散热面（4b）上，且沿着散热面（4b）的母线设置，与斜边正对着的直角边正对着单晶硅棒（5）设置，且与单晶硅棒（5）的轴线相互平行设置。

5.一种使用如权利要求1所述的装置进行提升单晶生长速度的方法，其特征在于，包括：

步骤一：单晶硅棒（5）从硅溶液（2）上表面开始生长，随着顶部提升装置卷丝轮旋转，结晶的单晶硅棒（5）逐步上升，由于单晶硅棒（5）刚脱离液面，表面温度较高，单晶硅棒（5）相比液面温度梯度较小，生长速度有限；

步骤二：低温水通过进水管路（6）进入到水冷热屏（4）内部，再经过循环管路（4a）从出水管路（7）流出；

步骤三：同时，单晶硅棒（5）经过水冷热屏（4）中部，散热面（4b）及散热片（8）对齐横向吸收单晶硅棒（5）表面热量，由于散热片（8）的上中下部吸热位置相对单晶硅棒（5）的距离一致，缩小了中上部的空间，在单位时间散失更多热量；

步骤四：热量通过本体传导到水冷热屏（4）内部，内部循坏水吸收热量并带走，单晶硅棒（5）上部热量散失，表面温度降低，纵向温度梯度变大，通过热传导作用使得晶体生长界面温度降低，结晶速度加快，即晶体快速生长。