氢氧化钡在石英坩埚涂层领域的应用

2015/09/24   贝孟思化工

      高品质石英坩埚生产商，在生产石英坩埚过程中，往往会采用涂钡工艺，来改善坩埚的质量！

      氢氧化钡，含有结晶水的粉状或粒状的晶体，要求纯度达到99.99%，是光伏行业单晶坩埚冷涂层的理想化学原料。氢氧化钡应用的原因是钡在硅中的平衡偏析系数非常小，使得他在硅晶棒中的浓度小于2.5x10（-9）/cm3，因而不会影响到晶棒的品质。

      石英坩埚本身是非晶质的介态能，在适当的条件下会发生相变化而形成稳定的白矽石结晶态，随着单晶拉制时间的增加，可能使得白矽石结晶整个剥落。这些剥落的白矽石颗粒，随着流动而飘动在溶液中。大部分的颗粒，在一定时间之后即可完全溶解于溶液内。然而仍有些几率，部分较大的颗粒在未完全溶解之前，即撞倒晶棒的表面，而导致位错的产生。产生位错的机率随着石英坩埚的使用时间及温度增加而增加。

      近年来研究发现，将石英坩埚壁涂上一层含有结晶水的氢氧化钡(Ba(OH)2. 8H2O)（饱和的氢氧化钡水溶液）， 这层氢氧化钡会与空气中的二氧化碳反应形成碳酸钡。而当这种石英坩埚在单晶炉上被加热时，碳酸钡会分解形成氧化钡，随着氧化钡与石英坩埚反应形成矽酸钡(BaSi03)。由于矽酸钡的存在，使得石英坩埚壁上形成一层致密微小的白矽石结晶。这种微小的白矽石结晶很难被溶液渗入而剥落，即使剥落也很快被溶液溶解掉，因此可以大幅度的改善石英坩埚的使用寿命及长晶良率。另外在石英坩埚内壁表面形成一层白矽石结晶的好处，是它可以增加石英坩埚的强度，减少高温软化现象。

      以往石英坩埚氢氧化钡涂层工艺一般采用人工涂层的办法，配制好的氢氧化钡溶液未在氮气的保护下且一般采用的喷涂罐的载气为压缩空气，且人工操作时受个人主观因素的影响，不能实现涂层薄膜的均勻和稳定性。以前的喷涂设备将氢氧化钡溶液采用二氧化碳直接驱动喷涂，喷涂工艺较简单，二氧化碳与氢氧化钡储液罐中的溶液容易起反应，影响喷涂效果，且该方法中喷雾方式采用的不是二流体压力雾化系统，不能形成雾化均勻的、雾化颗粒小的雾化效果。现在我们可以通过采用氮气作为保护气体，可保证氢氧化钡溶液不与空气中的二氧化碳反应，不会混入其他杂质，使喷涂时为纯氢氧化钡溶液，避免其他杂质的污染。喷涂时采用二流体压力喷雾系统，采用高纯二氧化碳与液体摩擦， 能够得到微粒更小，更均勻的喷雾效果。在石英坩埚旋转的同时雾化喷嘴相对于石英坩埚作上下往复运动， 可使石英坩埚内壁表面各个部位与药液充分接触，且喷完药液后增加了一段喷水工艺，使得药液在石英坩埚表面分布更加均勻。