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一种改善籽晶氧化的新型籽晶夹头

2021-04-25 11:20:32

一种改善籽晶氧化的新型籽晶夹头

  技术领域

  本实用新型属于直拉单晶设备技术领域,尤其是涉及一种改善籽晶氧化的新型籽晶夹头。

  背景技术

  在直拉单晶炉稳温过程中,由于气流及热场温度梯度的原因,熔体上方的籽晶通常会出现氧化的现象,并且在夹头下方的30-50mm处氧化最为严重;籽晶氧化不但会增加单晶断苞的风险,而且氧化严重的会导致单晶掉落,有极大的安全隐患。现有籽晶夹头整体为上部分圆柱体直壁形,下部门V形结构,会将炉体内从上而下的气流汇集到液面上方的籽晶处,容易导致此处籽晶过冷,造成氧化(籽晶发蓝或黄)。

  发明内容

  鉴于上述问题,本实用新型要解决的问题是提供一种改善籽晶氧化的新型籽晶夹头,尤其适合直拉单晶过程中夹持籽晶时使用,籽晶夹头具有气流变换区,能够改变气流的形态,使得籽晶氧化区域减少并上移,减小籽晶因氧化而断裂的风险。

  为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案是:一种改善籽晶氧化的新型籽晶夹头,包括籽晶夹头本体和气流变换区,籽晶夹头本体上设有籽晶安装孔,气流变换区对称设于籽晶夹头本体的两侧,籽晶安装孔内设有夹片。

  进一步的,气流变化区包括第一气流变换区和第二气流变换区,第一气流变换区与第二气流变换区均对称籽晶夹头本体侧壁上,第一气流变换区设于第二气流变换区的上部。

  进一步的,第一气流变换区为弧形面。

  进一步的,第二气流变换区为弧形面。

  进一步的,夹片上端开口直径大于下端开口直径,夹片上端开口与下端开口之间的夹片内壁为锥面过渡。

  进一步的,夹片数量至少为两片。

  进一步的,夹片为石墨片。

  本实用新型具有的优点和积极效果是:

  1.由于采用上述技术方案,使得该改善籽晶氧化的新型籽晶夹头结构简单,使用方便,便于生产制造,且该籽晶夹头具有气流变换区,能够改变夹头表面的气流形态,气流形态的变化导致籽晶的冷区发生改变,氧化区域减小并且上移,减小籽晶因氧化而断裂的风险;

  2.该籽晶夹头具有夹片,能够减少籽晶与籽晶夹头内壁的摩擦,增强籽晶夹头的使用寿命。

  附图说明

  图1是现有籽晶夹头表面气流形态示意图;

  图2是本实用新型的一实施例的籽晶夹头表面气流形态示意图;

  图3是本实用新型的一实施例的夹片的结构示意图。

  图中:

  1、籽晶夹头本体 2、气流形态3、籽晶

  4、籽晶氧化区域 5、溶体液面6、夹片

  7、第一气流变换区 8、第二气流变换区

  具体实施方式

  下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。

  图2示出了本实用新型一实施例的结构,具体示出了本实施例的结构及表面气流形态,本实施例涉及一种改善籽晶氧化的新型籽晶夹头,用于直拉单晶过程中对籽晶的夹持,该籽晶夹头具有气流变换区,能够改变直拉单晶过程中籽晶夹头表面的气流形态,气流形态的变化导致籽晶的冷区发生改变,氧化区域减小并且上移,减小籽晶因氧化而断裂的风险。

  上述的改善籽晶氧化的新型籽晶夹头,包括籽晶夹头本体1和气流变换区,籽晶夹头本体1上设有籽晶安装孔,籽晶安装孔用于籽晶的安装,气流变换区对称设于籽晶夹头本体1的两侧,气流变换区用于改变在直拉单晶过程中籽晶夹头表面的气流形态,籽晶安装孔内设有夹片,夹片用于减少籽晶与籽晶夹头本体1内壁的摩擦,延长籽晶夹头的使用寿命。

  具体的,上述的籽晶夹头本体1为对称结构,如图2所示,该籽晶夹头本体1上部为圆柱体结构,下部为圆锥体结构,圆柱体结构与圆锥体结构固定连接,优选为圆柱体结构与圆锥体结构一体成型,增强籽晶夹头本体的强度,便于直拉单晶过程中对籽晶的夹持。在籽晶夹头本体1外部的侧壁上,对称设有气流变换区,用于在直拉单晶过程中改变籽晶夹头本体1表面的气流形态,炉体内从上而下的气流汇集到溶体液面5上方的籽晶处,在溶体液面5上方的籽晶处汇集,气流变换区的设置,使得籽晶3的冷区发生改变,籽晶氧化区域4减小并且上移,减小籽晶3因氧化而断裂的风险。

  该气流变换区包括第一气流变换区7和第二气流变换区8,第一气流变换区7与第二气流变换区8均对称籽晶夹头本体1侧壁表面上,第一气流变换区7设于第二气流变换区8的上部。具体地,第一气流变换区7位于籽晶夹头本体1的圆柱体结构的侧壁表面上,第二气流变换区8位于籽晶夹头本体1的圆锥体结构处的侧壁表面上,第一气流变换区1为弧形面,该弧形面为籽晶夹头本体1的圆柱形侧壁表面以一定弧度向内凹陷的弧形面结构,沿着圆柱形侧壁表面对称设置,也就是,该弧形面绕着圆柱形中心线旋转一周,环绕设置在圆柱形侧壁上,该弧形面结构的半径根据实际需求进行选择,可以是10mm,也可以是50mm,或者是其他尺寸,根据实际需求进行选择。第二气流变换区8同样为弧形面,该弧形面为籽晶夹头本体1的圆锥形侧壁表面以一定弧度向内凹陷的弧形面结构,沿着圆锥形侧壁表面对称设置,也就是,该弧形面绕着锥形中心旋转一周,环绕设置在圆锥形侧壁上,该弧形面的半径根据实际需求进行选择,可以是10mm,也可以是50mm,或者是其他尺寸,根据实际需求进行选择。第二气流变换区8的圆弧面的半径可以大于第一气流变换区7的圆弧面结构的半径,第二气流变换区8的圆弧面的半径可以小于第一气流变换区7的圆弧面结构的半径,第二气流变换区8的圆弧面的半径与第一气流变换区7的圆弧面结构的半径相同,根据实际需求进行选择。

  在直拉单晶时,籽晶夹头本体1表面的气流形态与籽晶夹头本体1的形状相适应,在籽晶夹头本体1的圆柱体结构侧壁上设有向内凹陷的圆弧面结构的第一气流变换区7,在籽晶夹头本体1的圆锥体结构侧壁上设有向内凹陷的圆弧面结构的第二气流变换区8,在气流从上至下运动至第一气流变换区7时,气流的形态由竖直状态变换成与第一气流变换区7的圆弧面形状相适应的曲线形状,气流继续向下移动,移动至第二气流变换区8,气流的形状进行变换,气流的形态变换成与第二气流变换区8的弧面结构形状相适应,气流的形态变换为曲线,气流继续向下移动,此时,气流汇聚在籽晶3靠近籽晶夹头本体1一端,较现有的籽晶夹头造成的籽晶过冷区较上移,如图1和2所示,减少籽晶3因氧化而断裂的风险。

  在籽晶夹头本体1的内部具有籽晶安装孔,该籽晶安装孔位于籽晶夹头本体1的中心线上,籽晶3穿过该籽晶安装孔安装在籽晶夹头本体1上,该籽晶安装孔包括第一锥形部、第一圆柱部、第二锥形部和第二圆柱部,第一锥形部、第一圆柱部、第二锥形部和第二圆柱部依次连接,在第二锥形部处安装有夹片6,如图3所示,该夹片6的上端开口直径大于下端开口直径,夹片6上端开口与下端开口之间的夹片6内壁为锥面过渡,也就是夹片6为圆锥形片状结构,该夹片6的大小与第二锥形部相适应,便于夹片6安装在第二锥形部处。这里,夹片6数量至少为两片,对称安装在第二锥形部处,夹片6的数量也可以是多个,根据实际需求进行选择,夹片6安装在第二锥形部处,当籽晶3进行安装时,籽晶3与夹片6接触,夹片6位于籽晶3与籽晶夹头本体1之间,减少籽晶3与籽晶夹头本体1之间的摩擦,延长籽晶夹头的使用寿命,该夹片6的材质优选为石墨片。在籽晶3自身重力下,夹片6在籽晶夹头本体1的内壁倾角作用下受到挤压,实现对籽晶3的自紧夹持,在拉晶过程中,籽晶3受力越来越大,籽晶夹头本体1、籽晶3和夹片6三者之间的摩擦力也不断增大,自紧力也越大,使得籽晶3与籽晶夹头本体1的同步旋转也越稳定,便于保证拉晶过程的稳定。

  本实施例的工作过程:将夹片6安装在籽晶夹头本体1上,将籽晶3安装在籽晶夹头本体1上,即可进行拉晶。在拉晶过程中,气流在炉体内由上至下汇集在溶体液面5上方的籽晶3处,气流在从上至下沿着籽晶夹头本体1移动时,气流移动至第一气流变换区7时,气流由竖直形态变换成与第一气流变换区7的弧形面形状相适应,变换为曲线形态,气流继续向下移动,气流运动至第二气流变换区8时,气流的形态与第二气流变换区8的弧形面形状相适应,气流形态变换为曲线形态,气流继续向下运动,在溶体液面5上的籽晶3处汇集,由于气流曲线向下运动,使得气流汇集区位于籽晶3较上的部位,气流形态的变化导致籽晶3的冷区发生改变,氧化区域减小并且上移,减小籽晶3因氧化而断裂的风险。

  本实用新型具有的优点和积极效果是:由于采用上述技术方案,使得该改善籽晶氧化的新型籽晶夹头结构简单,使用方便,便于生产制造,且该籽晶夹头具有气流变换区,能够改变夹头表面的气流形态,气流形态的变化导致籽晶的冷区发生改变,氧化区域减小并且上移,减小籽晶因氧化而断裂的风险;该籽晶夹头具有夹片,能够减少籽晶与籽晶夹头内壁的摩擦,增强籽晶夹头的使用寿命。

  以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例,不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

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