[发明专利]一种直流电场诱导合金定向凝固生长、强化合金精炼过程的工艺

摘要

本发明公开了一种直流电场诱导合金定向凝固生长、强化合金精炼过程的工艺将Si‑M母合金加热至相应的液相线温度，得到Si‑M合金熔体，在Si‑M合金熔体中引入直流电场使Si‑M合金熔体中的硅原子发生定向移动，在石墨坩埚的底部富集，形成过饱和区域，从而在晶硅衬底上形核、生长；在生长过程中，由石墨坩埚顶部连续添加原料硅，实现晶体硅的连续生长。生长结束后，关闭热源，冷却凝固后关闭直流电源。本发明实现高精准度的定向生长模式，有效降低了精炼温度，以及各种杂质的分凝系数，减少能耗，增强了提纯效果，使不同杂质在电场作用下重新分布，通过不断添加原料硅，在凝固析出硅的同时能源源不断地提供硅原子，实现硅的连续生长。

主权项

一种直流电场诱导合金定向凝固生长、强化合金精炼过程的工艺，其特征在于具有如下步骤：S1、选择一种或者几种金属元素，与元素Si形成合金；S2、根据合金相图，选择所需合金配比，并根据该配比，配制熔炼得到Si‑M母合金；S3、选择石墨坩埚作为熔炼坩埚，石墨坩埚内侧壁绝缘，在石墨坩埚底部放置高纯硅的碎晶作为衬底，再将Si‑M母合金置于石墨坩埚中；S4、将Si‑M母合金加热至相应的液相线温度，得到Si‑M合金熔体，将石墨电极Ⅰ插入所述Si‑M合金熔体中，启动直流电源，所述石墨电极Ⅰ和石墨坩埚分别接直流电源的两极，根据金属M与Si的电负性差异调整正负极的方向，以保证晶体硅能在坩埚底部形核并生长；S5、由石墨坩埚顶部向Si‑M合金熔体中加入原料硅，保持所述液相线温度下Si‑M合金熔体的配比，同时保证晶体硅的连续生长；S6、待生长结束后关闭热源，冷却凝固后关闭直流电源；所述金属元素包括元素Al、Sn、Fe、Cu和Zn；通过在所述石墨坩埚的内侧壁设置绝缘套管使石墨坩埚内侧壁绝缘。