定向凝固技术在多晶硅提纯中的运用

在冶金法多晶硅制备新工艺中，定向凝固技术是不可或缺的提纯手段之一，主要是用于去除金属杂质，而且金属杂质的去除效果直接决定于定向凝固速度和温度梯度等工艺参数的控制。硅中大部分金属杂质( 比如Fe、Al、Ti、Ca 等主要杂质) 都具有较小的分凝系数，通过控制适当的定向凝固提纯工艺使金属杂质向液相富集，最后集中在硅锭上部，通过硅锭切头实现硅中杂质去除。
 
在铸造多晶硅制备工艺中，定向凝固主要是用于晶体生长，获得大尺寸柱状晶。而大尺寸、柱状晶的生长直接决定于合理的热场设计、定向凝固速度(R) 和温度梯度(G) 等工艺参数的控制，G/R 值是控制晶体长大形态的重要判据。在凝固过程中，较高的G 可防止出现成分过冷，以免硅锭柱状晶体生长受阻，实际生产中可增大下方冷却块的冷却速度来获得较大G，这样会使凝固速率增大。此外，提高固-液界面的液相温度也达到提高G 的目的。
 
一般定向凝固提纯过程包括：装料，抽真空，加热，熔化，凝固，冷却等几个工序。而多晶硅的铸锭过程比定向凝固提纯过程多出一个退火工序，这是二者在工艺参数控制不同方面之外的另外一个区别。
 
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