專利名稱：具有可變的經(jīng)由側(cè)壁的熱交換的熔化-凝固爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于晶體材料的熔化和凝固爐，包括-具有底部和側(cè)壁的坩堝，-圍繞側(cè)壁布置在坩堝的周邊的橫向隔熱系統(tǒng)，-用于將橫向隔熱系統(tǒng)的至少一個(gè)橫向元件相對(duì)于側(cè)壁在隔熱位置和促進(jìn)熱泄露的位置之間運(yùn)動(dòng)的裝置。
背景技術(shù)：
通常，晶體材料，一般為半導(dǎo)體材料和金屬材料，考慮到不充分的純度和/或不適合的晶體結(jié)構(gòu)而并不能不做改動(dòng)就用于不同的技術(shù)領(lǐng)域。為了獲得使得晶體材料能夠滿足非常嚴(yán)格的需求規(guī)格，它們被執(zhí)行不同的熔化-凝固循環(huán)以便于例如降低材料中雜質(zhì)的量和/或賦予最終固體材料中的晶體組織。晶體材料的凈化可以在熔融階段使用液相凈化方法首先被執(zhí)行，例如使用等離子炬。凈化還可以在凝固期間被執(zhí)行，因?yàn)殡s質(zhì)優(yōu)選地從固相偏析到熔化材料。在常規(guī)方式中，固相被用于限定晶體材料的晶體相。在常規(guī)方式中，要被晶化的材料被以原料的形式放置在坩堝中，該坩堝本身被放置在豎直的爐中。爐包括加熱裝置以融化晶體材料和冷卻裝置以在熔化材料的冷卻階段中賦予熔化材料非常特別的熱梯度。加熱裝置的一個(gè)示例選擇是感應(yīng)型的，因?yàn)樗鼈兪沟镁w材料被加熱的同時(shí)可以執(zhí)行熔化材料的攪拌。然而，在被晶化的材料的不同處理階段中，處理爐及其構(gòu)成元件的功能是不同的。 首先，當(dāng)材料的熔化發(fā)生時(shí)，爐特別是坩堝的非常好的絕熱是必須的，以便于降低熱損失， 并由此確保爐的充分的效率。在凈化的情況下，爐溫的控制和獲得有效攪拌都是重要的。。由此，重要的是控制供應(yīng)到坩堝的能量相對(duì)于坩堝能量損失的量，以控制熔化材料的溫度。此外，良好的攪拌確保具有污染物質(zhì)的自由表面的更新。如在前面所指明的那樣，感應(yīng)加熱裝置執(zhí)行液池的加熱和攪拌兩者。線圈中流動(dòng)的電流越高時(shí)，攪拌和加熱越強(qiáng)，且由此非常難以在嚴(yán)格地以精確的方式控制爐溫同時(shí)保持高攪拌，這兩個(gè)條件是對(duì)立的。在定向凝固的情況下，從材料抽離的熱量必須被完美地控制，因?yàn)槭鞘┘拥桔釄宓臒崽荻日{(diào)節(jié)凝固前沿的前進(jìn)并且由此調(diào)節(jié)最終材料的結(jié)晶質(zhì)量。此外，在晶化過程中，液相也被攪拌，以確保構(gòu)成材料的元素的均勻分布。文獻(xiàn)W02005/105670描述了一種用于產(chǎn)生半導(dǎo)體材料塊的裝置。該裝置包括兩個(gè)專門用于特定操作的不同腔室。第一腔室和第一坩堝被用于執(zhí)行半導(dǎo)體的熔化和凈化工作。第二腔室和第二坩堝然后被用于執(zhí)行結(jié)晶。該裝置是復(fù)雜的且需要用于將熔化的材料從第一坩堝傳送到第二坩堝的裝置。該裝置占用較大的表面因?yàn)楸仨毎惭b和管理兩個(gè)腔室。文獻(xiàn)FR2553232描述了一種用于從多晶半導(dǎo)體材料產(chǎn)生胚料的設(shè)備。該設(shè)備包括坩堝，其中放置有半導(dǎo)體材料。該設(shè)備包括感應(yīng)加熱裝置，且坩堝通過貼著坩堝的側(cè)壁和底部布置的碳?xì)侄粺峤^緣。該設(shè)備在同一個(gè)坩堝中執(zhí)行半導(dǎo)體材料的熔化和結(jié)晶。結(jié)晶通過將放置在坩堝下方的氈移除而獲得，這形成了經(jīng)由坩堝底部的熱泄露。然而，垂直于坩堝底部的熱梯度在熔化材料中引起了穩(wěn)定的溫度梯度(底部溫度低)，這與獲得均勻材料所必須的攪拌運(yùn)動(dòng)相背。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種熔化-結(jié)晶爐，其易于實(shí)現(xiàn)，且僅使用一個(gè)坩堝用于熔化和結(jié)晶，且其使得熔化材料的過熱被控制，而在同時(shí)具有較高的攪拌速度。根據(jù)本發(fā)明的爐特征由所附的權(quán)利要求所限定，且更特別地在于-橫向隔熱系統(tǒng)具有低于lS/m的電導(dǎo)率和低于15W/m/K的熱導(dǎo)率，-移動(dòng)裝置包括使橫向隔熱系統(tǒng)的至少一個(gè)橫向元件沿橫向移動(dòng)的移動(dòng)裝置，-所述橫向隔熱系統(tǒng)由至少兩個(gè)相鄰的子元件形成，該至少兩個(gè)相鄰的子元件形成環(huán)狀物，其在隔熱位置是連續(xù)的且在促進(jìn)熱泄露的位置是不連續(xù)的，且在于該爐包括通過電磁感應(yīng)加熱晶體材料的裝置。


通過隨后對(duì)僅為非限制性示例的目的并且在附圖中示出的本發(fā)明的具體實(shí)施例的描述，其它的優(yōu)點(diǎn)和特征將會(huì)變得更加清楚和明顯，在附圖中圖1以示意的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的坩堝和橫向隔熱元件的具體實(shí)施例的頂視圖；圖2和圖3以示意的方式、以縱向截面視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的坩堝和橫向隔熱元件的另一具體實(shí)施例，處于兩個(gè)不同的絕緣構(gòu)造中；圖4到圖6以示意的方式、以頂視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的坩堝和橫向隔熱元件的第三具體實(shí)施例，處于不同的絕緣構(gòu)造中；圖7和圖8以示意的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的橫向隔熱元件的縱向截面視圖。
具體實(shí)施例方式如圖1到6所示，熔化凝固爐1包括坩堝2，其中安置有半導(dǎo)體或金屬類型的晶體材料3。爐1還包括利用電磁感應(yīng)的晶體材料3的加熱裝置(未示出)。加熱裝置包括例如一個(gè)或多個(gè)線圈，其中流有預(yù)定頻率的交流電。坩堝2具有由非冷卻式耐火材料制成的側(cè)壁5和底部4，坩堝由此是熱坩堝型的。 側(cè)壁5沿著垂直于坩堝2底部4的縱向方向L取向。壁5具有從坩堝2的底部4沿縱向方向L的高度h。坩堝2具有外表面，其對(duì)應(yīng)于它的側(cè)壁5的外表面。坩堝2與橫向熱泄露的調(diào)節(jié)裝置相關(guān)聯(lián)。這些調(diào)節(jié)裝置使得經(jīng)由坩堝2的側(cè)壁5離開坩堝2的熱量的比例發(fā)生變化。于是穿過坩堝2的外表面離開坩堝的能量流可以被調(diào)節(jié)。為此，爐1包括環(huán)形橫向隔熱系統(tǒng)6，其圍繞側(cè)壁5布置在坩堝2的周邊。橫向隔熱系統(tǒng)6可以相對(duì)于坩堝2運(yùn)動(dòng)。有利地，至少坩堝2的側(cè)壁5被額外的絕緣材料(未示出)所覆蓋，其相對(duì)于坩堝2被固定，并且執(zhí)行坩堝2的第一熱絕緣部。橫向隔熱系統(tǒng)6包括至少一個(gè)橫向隔熱元件7，其相對(duì)于坩堝2移動(dòng)。在替代實(shí)施例中，橫向隔熱系統(tǒng)6包括主橫向隔熱元件7和附加隔熱元件V (圖 2到6)。主橫向隔熱元件7然后被不同的附加橫向隔熱元件7’所圍繞。這兩個(gè)橫向隔熱元件7和7’是可動(dòng)的，并且可以獨(dú)立于彼此移動(dòng)。如果橫向隔熱系統(tǒng)6僅包括單個(gè)橫向隔熱元件，即橫向隔熱元件7，其可以被當(dāng)做系統(tǒng)6且可以被記做橫向隔熱元件6。用于調(diào)節(jié)橫向熱泄漏的裝置包括使橫向隔熱元件6相對(duì)于坩堝2的側(cè)壁移動(dòng)的移動(dòng)裝置。根據(jù)實(shí)施例，該移動(dòng)裝置還可以包括用于主橫向隔熱元件7和用于附加橫向隔熱元件7’的獨(dú)立移動(dòng)裝置。橫向隔熱系統(tǒng)6于是在絕熱位置和促進(jìn)經(jīng)由側(cè)壁5的熱泄漏的位置之間運(yùn)動(dòng)。移動(dòng)裝置可以包括至少一個(gè)橫向隔熱元件7，7’沿縱向方向L的移動(dòng)裝置。該實(shí)施例是有利的，如果橫向隔熱元件7，7’具有等于坩堝2的高度。有利地，在該絕熱位置，橫向隔熱元件7，7’的整體高度覆蓋側(cè)壁從而盡可能降低損失。如圖2和3所示，調(diào)節(jié)裝置包括主橫向隔熱元件7的和附加橫向隔熱元件7’的沿縱向方向L的移動(dòng)裝置。在該情況下，橫向隔熱元件7和7’相對(duì)于坩堝2的底部4移動(dòng)并且橫向隔熱元件與側(cè)壁5之間隔開的距離是恒定的。該實(shí)施例是有利的，如果橫向隔熱元件7和V的高度小于坩堝2的高度，特別是小于坩堝2中的熔化材料的量的高度。在所謂豎直的絕熱位置，橫向隔熱元件7和7’覆蓋側(cè)壁5的整個(gè)高度，而同時(shí)具有覆蓋彼此的最大表面。為了增加經(jīng)由側(cè)壁5的熱泄漏，側(cè)壁 5的整個(gè)高度的覆蓋不再被確保。橫向隔熱元件7和7’通過縱向運(yùn)動(dòng)移向彼此。覆蓋側(cè)壁 5的底部部分的橫向隔熱元件7或V朝向側(cè)壁5的頂部部分縱向運(yùn)動(dòng)。在可以與前述實(shí)施例結(jié)合的另一實(shí)施例中，移動(dòng)裝置還可以包括沿橫向移動(dòng)橫向隔熱元件6的移動(dòng)裝置。該橫向的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)榇怪庇诳v向方向L。在這種情況下，橫向隔熱系統(tǒng)6包括至少一個(gè)橫向隔熱元件，其必須分為多個(gè)子元件從而允許每一個(gè)子元件沿適當(dāng)方向運(yùn)動(dòng)靠近或遠(yuǎn)離目標(biāo)。換句話說，橫向熱泄露的調(diào)節(jié)裝置包括每一個(gè)子元件的移動(dòng)裝置，其獨(dú)立于其它子元件的移動(dòng)裝置。橫向隔熱系統(tǒng)6于是由至少兩個(gè)子元件6a，6b (圖1)形成。橫向隔熱元件被沿著至少第一切割平面切割，該第一切割平面正切于坩堝2的底部。如圖4到6所示，主橫向隔熱元件7由三個(gè)子元件7a，7b和7c形成，其形成圍繞坩堝2的環(huán)。在橫向隔熱元件處于隔熱位置時(shí)，該環(huán)是連續(xù)的，即這些子元件被結(jié)合。在促進(jìn)熱泄露的位置，子元件不再結(jié)合且環(huán)是不連續(xù)的。對(duì)于圍繞圖1的矩形坩堝的橫向隔熱系統(tǒng)6，情況是相同的。以相似的方式，在圖4到6中，附加橫向隔熱元件V由三個(gè)子元件V a,7' b和 V C形成。橫向隔熱元件7和V可以沿著不同的正切于坩堝2底部的切割平面被切割。每一個(gè)子元件6a，6b，7a，7b，7c，7’ a，7’ b，7’ c包括兩個(gè)主表面和四個(gè)次表面。定位為覆蓋坩堝的側(cè)壁外表面的主表面被稱為子元件的內(nèi)表面。指向外側(cè)的主表面被稱為子元件的外表面。子元件的內(nèi)表面與子元件的外表面或覆蓋的坩堝互補(bǔ)。由此，以示例為目的，子元件6a和7a的內(nèi)表面基本與坩堝的相對(duì)外表面互補(bǔ)，從而它們可以包住彼此。橫向隔熱元件6和7由此可以圍繞坩堝2的側(cè)壁5，以便于實(shí)現(xiàn)最大熱絕緣。
以相同的方式，主橫向隔熱元件7和附加隔熱元件7’的重疊的內(nèi)和外表面是互補(bǔ)的，從而它們可以包住彼此。附加橫向隔熱元件V由此可以圍繞主橫向隔熱元件7的側(cè)壁以便于在其絕緣位置具有最大熱絕緣。如圖3到6所示，調(diào)節(jié)裝置可以包括橫向隔熱元件7和7’沿橫向的移動(dòng)裝置。每一個(gè)橫向隔熱元件7和V由多個(gè)子元件組成，這些子元件沿著其最恰當(dāng)和預(yù)定的橫向方向 (圖4中的Aa，Ab，Ac)移動(dòng)。該橫向的運(yùn)動(dòng)方向于是可以是徑向或切向。由此可以觀察到具有相對(duì)于橫向表面的切向運(yùn)動(dòng)，即沿著圓柱形坩堝的半徑相切方向或沿著平行于具有方形或矩形底部的坩堝的橫向表面的方向的運(yùn)動(dòng)。還可以預(yù)見到具有徑向運(yùn)動(dòng)。該橫向的運(yùn)動(dòng)方向垂直于坩堝2的縱向方向L并且穿過每一個(gè)基本絕緣體 (7a-7c,7'a-7'c)的特征點(diǎn)。該橫向的運(yùn)動(dòng)方向A可以是正交于子元件的平坦內(nèi)表面的向量。在平行六面體的情況下，該橫向的運(yùn)動(dòng)方向還可以是確保在子元件的不同表面和相對(duì)的坩堝2的側(cè)壁之間獲得相同的分離距離的方向。橫向隔熱元件7和V的切割平面有利地是相同的，但是它們也可以是不重合的。 還可以設(shè)想橫向隔熱元件7和V不具有相同數(shù)量的子元件。橫向隔熱元件7和V可以根據(jù)不同的切割平面而被切割，主橫向隔熱元件7的子元件可以示例性地覆蓋附加橫向隔熱元件7’的兩個(gè)子元件。它們并不由此需要具有相同的運(yùn)動(dòng)方向，這與圖4到6中所示的具體情況不相似。在可與前述實(shí)施例結(jié)合的特定實(shí)施例中，橫向隔熱系統(tǒng)6或主橫向隔熱元件7的內(nèi)表面稍大于坩堝2的外表面，從而在隔熱位置，預(yù)定的空氣或氣體薄膜存在于坩堝2和橫向隔熱元件6或7之間，且由此在坩堝2和每一個(gè)子元件之間。相同的情況可以發(fā)生在主橫向隔熱元件7和附加橫向隔熱元件V之間，從而在隔熱位置，預(yù)定的空氣或氣體薄膜存在于兩個(gè)元件7和7’之間。如果坩堝2是圓柱形的，橫向隔熱系統(tǒng)6的子元件7，7’有利地為預(yù)定厚度的圓弧形式。如果坩堝2是方形底座或矩形底座的，子元件的內(nèi)表面可以是平直表面。然而，如果子元件覆蓋坩堝2的邊緣，其內(nèi)表面是復(fù)雜的，且包括在兩個(gè)平直表面之間的角部(圖1)。為了可用于熔化，凈化和凝固階段，橫向隔熱系統(tǒng)6在隔熱位置和促進(jìn)經(jīng)由側(cè)壁5 的熱泄露的位置之間移動(dòng)。通常，橫向隔熱系統(tǒng)6移向或遠(yuǎn)離坩堝2的側(cè)壁5或底部4。如圖3到6所示，在其隔熱位置，在坩堝2和橫向隔熱系統(tǒng)6之間的距離是最小允許距離，這導(dǎo)致主橫向元件7和附加橫向元件7’相對(duì)于側(cè)壁5的最小距離。該最小距離可以是零或等于預(yù)定厚度。在其促進(jìn)熱泄露的位置，在坩堝2和橫向隔熱系統(tǒng)6之間的距離是最大允許距離，且經(jīng)由側(cè)壁5的熱泄露最大。以這樣的方式，根據(jù)調(diào)節(jié)裝置所采用的構(gòu)造，經(jīng)由坩堝的側(cè)壁的熱泄露可以是非常小或較大，經(jīng)由側(cè)壁的泄露之比例可以連續(xù)或不連續(xù)的方式改變。在熔化階段，泄露被降低到最小，這使得在使用感應(yīng)加熱裝置時(shí)具有有效的加熱和攪拌，同時(shí)還保持該操作的高能量效率。當(dāng)晶化發(fā)生時(shí)，經(jīng)由側(cè)壁的熱泄露較大，且可以以連續(xù)的方式或離散的方式隨著晶化過程而增加，以適合于在坩堝中的材料的熱導(dǎo)率的修改。在該實(shí)施例中，有利的是調(diào)節(jié)裝置包括橫向隔熱系統(tǒng)6 (例如橫向隔熱元件7和 V)繞坩堝2的縱向軸線旋轉(zhuǎn)的移動(dòng)裝置。獨(dú)立于彼此地執(zhí)行橫向系統(tǒng)6或元件7和V的旋轉(zhuǎn)防止非常有害的冷區(qū)形成在坩堝中。元件7和7’可以獨(dú)立于彼此移動(dòng)，由此兩者之一可以被相對(duì)于另一個(gè)固定，或它們可以以不同的速度或沿相反的方向移動(dòng)。橫向隔熱元件6相對(duì)于坩堝2的底部4的縱向位置允許在坩堝2的高度上形成或多或少較大的熱梯度。在對(duì)應(yīng)于圖1到6的不同實(shí)施例的組合的另一具體實(shí)施例中，橫向隔熱系統(tǒng)6可以沿縱向方向和橫向方向運(yùn)動(dòng)。該實(shí)施例可以顯然地應(yīng)用到主橫向隔熱元件7和附加橫向隔熱元件7’。橫向隔熱元件7和7’由此既可以沿著縱向運(yùn)動(dòng)，也可以沿著橫向運(yùn)動(dòng)。還可想象主橫向隔熱元件7沿縱向方向運(yùn)動(dòng)，而附加橫向隔熱元件V沿橫向方向運(yùn)動(dòng)。構(gòu)成橫向隔熱系統(tǒng)6的隔熱材料有利地由電絕緣材料形成，以便于盡可能限制由爐子加熱裝置產(chǎn)生的電磁耦合。隔熱材料呈現(xiàn)低于lS/m的電導(dǎo)率。該隔熱材料還選自呈現(xiàn)低熱導(dǎo)率，通常低于15W/m/K，的材料。橫向隔熱系統(tǒng)6的隔熱材料可以示例性地選自氧化鋁，Macor ，莫來石或鋯石。所有的橫向隔熱元件和子元件有利地由相同的材料制成。隔熱材料有利地呈現(xiàn)在0. 3和0. 6之間的輻射系數(shù)。如果輻射系數(shù)較低，橫向隔熱裝置和附加橫向隔熱裝置的隔熱特性被實(shí)質(zhì)上增強(qiáng)，但是爐子的熱惰性(inertia ofthe furnace) ±曾力口。爐子可以在真空中或受控氣氛中操作。該氣氛可以由選自氬、氧、氫、氦、氮或空氣或這些氣體的混合物的氣體形成。有利地，該氣氛由惰性氣體或惰性氣體的混合物形成。經(jīng)由側(cè)壁5的熱量損失是通過輻射和通過對(duì)流(如果爐1包括氣氛的話)實(shí)現(xiàn)的。沿縱軸方向，橫向隔熱系統(tǒng)6和/或元件7，7’的厚度是恒定的，或其可以呈現(xiàn)連續(xù)的變化。橫向隔熱元件7和7’沿垂直于坩堝底部的切割平面的橫截面是矩形形狀或直角梯形形狀。如果在橫向隔熱元件6，7，7’的整個(gè)高度上厚度不是恒定的，最大厚度有利地位于隔熱裝置的頂部部分中。該厚度的變化還允許在坩堝2的整個(gè)高度上實(shí)現(xiàn)或多或少較大的軸向熱梯度。在特定實(shí)施例中，沿橫向隔熱裝置和/或附加橫向隔熱裝置鉆有多個(gè)孔，以調(diào)節(jié)熱泄露。還可以有利地控制在橫向隔熱元件7和7’之間的旋轉(zhuǎn)或偏移角度以便于通過附加橫向隔熱元件V完全/部分地阻擋主橫向隔熱元件7的孔。該操作模式在圓柱形坩堝的情況下特別有利。在該實(shí)施例中，調(diào)節(jié)裝置可以包括橫向隔熱系統(tǒng)6 (例如橫向隔熱元件7和7 ’)的繞坩堝2的縱向軸線旋轉(zhuǎn)的移動(dòng)裝置。橫向隔熱系統(tǒng)6的厚度或元件7和V的厚度之和有利地在2和20mm之間，甚至更有利地在5和IOmm之間。橫向隔熱系統(tǒng)6的高度通常在10和20cm之間。作為示例的目的，在橫向隔熱系統(tǒng)6和坩堝之間沿橫向方向的運(yùn)動(dòng)可以在0到 IOcm的范圍中。還是作為示例的目的，橫向隔熱系統(tǒng)6的縱向運(yùn)動(dòng)在5和15cm之間。從坩堝2逸出的熱由坩堝2相對(duì)于橫向隔熱系統(tǒng)6和元件7，7’ (如果可以的話) 的幾何構(gòu)造的變化來調(diào)節(jié)。熱流的調(diào)節(jié)可以通過調(diào)節(jié)下列中的一項(xiàng)或組合來實(shí)現(xiàn)-在橫向隔熱系統(tǒng)6和側(cè)壁5之間沿橫向方向的距離；-在主橫向隔熱元件7和附加橫向隔熱元件V之間沿橫向方向的距離，以及將附加橫向隔熱元件7’從坩堝間隔開的距離；-橫向隔熱元件6或元件7和7’與坩堝2的側(cè)壁5沿垂直方向的重疊；-元件7和7’相對(duì)彼此沿垂直方向的重疊；-在爐1內(nèi)的氣氛的成分；-通過角度旋轉(zhuǎn)的重疊。作為示例的目的，根據(jù)本發(fā)明的晶體生長爐是適用于硅的爐，其可以以以下方法實(shí)現(xiàn)。橫向熱損失的調(diào)節(jié)裝置包括主橫向隔熱元件和附加橫向隔熱元件。這兩個(gè)橫向隔熱元件由氧化鋁制成。坩堝是圓柱形的，類似于圖3所示。坩堝的直徑等于20cm，且側(cè)壁具有等于25cm的高度。橫向隔熱元件具有等于15cm的高度和等于8mm的厚度。爐還包括固定隔熱材料，其厚度等于5cm。在工作中，隔熱裝置的內(nèi)表面的溫度為約800°C。在熔化過程中，橫向隔熱元件處于隔熱位置。它們結(jié)合到坩堝以便于最大程度降低經(jīng)由坩堝的側(cè)壁的熱損失。該隔熱位置在圖2或4中示出。如此，經(jīng)由側(cè)壁移除的熱流約為10kW。一旦凝固開始，附加橫向隔熱元件以連續(xù)方式以與硅從坩堝底部的凝固速度相關(guān)的速度縱向運(yùn)動(dòng)。該硅的凝固方向與附加橫向隔熱元件的運(yùn)動(dòng)方向相同。凝固速度大概是 10mm/ho在凝固終點(diǎn)處，當(dāng)幾乎沒有任何熔化材料存在時(shí)，附加橫向隔熱元件縱向移動(dòng) 10cm，且該構(gòu)造在圖3或6中示出。經(jīng)由側(cè)壁溢出的熱流為約13kW，這表示相對(duì)于隔熱構(gòu)造溢出流量30%的增加。在兩個(gè)橫向隔熱元件不是由氧化鋁制成而是由Macor 制成的情況下，相對(duì)于隔熱構(gòu)造的逸出流量的增加是約75%。爐包括布置在坩堝底部下方的冷卻裝置，以便賦予垂直熱梯度。
權(quán)利要求
1.一種用于晶體材料⑶的熔化和凝固爐(1)，包括-坩堝(2)，具有底部(4)和側(cè)壁(5)，-橫向隔熱系統(tǒng)(6)，繞所述側(cè)壁(5)布置在所述坩堝(2)的周邊，-移動(dòng)裝置，用于使所述橫向隔熱系統(tǒng)(6)的至少一個(gè)橫向元件(7，7’)相對(duì)于所述側(cè)壁( 在隔熱位置和促進(jìn)熱泄露的位置之間移動(dòng)，該爐的特征在于-所述橫向隔熱系統(tǒng)(6)具有低于lS/m的電導(dǎo)率和低于15W/m/K的熱導(dǎo)率，-所述移動(dòng)裝置包括使所述橫向隔熱系統(tǒng)(6)的至少一個(gè)橫向元件(7，7’ )沿橫向運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)裝置，-所述橫向隔熱系統(tǒng)(6)由至少兩個(gè)相鄰的子元件形成，所述至少兩個(gè)相鄰的子元件形成環(huán)狀物，該環(huán)狀物在所述隔熱位置是連續(xù)的且在所述促進(jìn)熱泄露的位置是不連續(xù)的，且特征在于所述爐包括通過電磁感應(yīng)加熱所述晶體材料的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的爐，其特征在于，所述橫向隔熱系統(tǒng)(6)至少包括主橫向隔熱元件(7)和附加橫向隔熱元件(7，)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的爐，其特征在于，所述移動(dòng)裝置包括使所述橫向隔熱系統(tǒng) (6)的至少一個(gè)橫向元件(7，7’ )沿縱向方向移動(dòng)的移動(dòng)裝置。
4.如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的爐，其特征在于，所述移動(dòng)裝置包括使所述橫向隔熱系統(tǒng)(6)的至少一個(gè)橫向元件(7，7’ )相對(duì)于所述坩堝(2)的縱向軸線旋轉(zhuǎn)的移動(dòng)裝置。
5.如權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的爐，其特征在于，至少橫向隔熱元件(7，7’)具有 0.3和0.6之間的輻射系數(shù)。
6.如權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的爐，其特征在于，所述橫向隔熱系統(tǒng)(6)由選自氧化鋁，Macor ,莫來石或鋯石的材料制成。
7.如權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的爐，其特征在于，所述橫向隔熱系統(tǒng)(6)具有與所述側(cè)壁(5)的高度相同的高度。
8.如權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的爐，其特征在于，所述橫向隔熱系統(tǒng)(6)具有比所述側(cè)壁(5)的高度小的高度。
9.如權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的爐，其特征在于，所述橫向隔熱系統(tǒng)(6)的至少一個(gè)橫向元件(7，7’ )沿垂直于所述坩堝( 的底部的平面具有矩形橫截面。
10.如權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的爐，其特征在于，所述橫向隔熱系統(tǒng)(6)的至少一個(gè)橫向元件(7，7’ )沿垂直于所述坩堝( 的底部的平面具有直角梯形橫截面。
全文摘要
一種用于晶體材料(3)的熔化和凝固爐(1)，包括坩堝(2)，具有底部(4)和側(cè)壁(5)，和通過電磁感應(yīng)加熱晶體材料的裝置。該爐包括至少一個(gè)橫向隔熱系統(tǒng)(6)，繞側(cè)壁(5)布置在坩堝(2)的周邊。橫向隔熱系統(tǒng)(6)的至少一個(gè)橫向元件相對(duì)于側(cè)壁(5)在隔熱位置和促進(jìn)熱泄露的位置之間移動(dòng)。橫向隔熱系統(tǒng)(6)具有低于1S/m的電導(dǎo)率和低于15W/m/K的熱導(dǎo)率。
文檔編號(hào)C30B11/00GK102257188SQ200980150827
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者戴維.佩爾蒂埃, 讓-保羅.加蘭德特 申請(qǐng)人:原子能和代替能源委員會(huì)