畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告-氮化硅涂層的噴涂溫度對(duì)多晶硅鑄錠質(zhì)量的影響

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1、河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告（學(xué)生填表）院系：材料學(xué)院2011年3月8日課題名稱氮化硅涂層的噴涂溫度對(duì)多晶硅鑄錠質(zhì)量的影響學(xué)生姓名陳浩專業(yè)班級(jí)非金材071課題類型論文指導(dǎo)教師郭耀昌、張立峰/鄭麗娜職稱工程師/講師課題來源生產(chǎn)1.設(shè)計(jì)（或研究）的依據(jù)與意義（1）依據(jù)：在傳統(tǒng)能源瀕臨枯竭，油、煤和天然氣價(jià)格節(jié)節(jié)攀升的緊迫形勢(shì)下，新能源之一的太陽能倍受世界各國(guó)重視，作為太陽能電池最主要的原材料多晶硅需求量也在激劇增長(zhǎng)．在多晶硅鑄錠過程中，為了防止熔融硅與石英陶瓷坩堝反應(yīng)造成脫模分離，需要在坩堝內(nèi)表面進(jìn)行涂層．涂層要求高純，不與兩者反應(yīng)，并有適中的結(jié)合強(qiáng)度。坩堝的噴涂是將氮化硅粉均勻

2、的噴涂在坩堝的內(nèi)表面，防止在鑄錠完成后，坩堝和硅錠燒結(jié)在一起而污染硅料，因此坩堝的噴涂起到的是讓硅料和坩堝隔離和使硅錠不碎裂的作用。（2）意義：坩堝噴涂是用純水把粉末狀噴料氮化硅（氮化硅分子式為Si3N4，是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料。它是一種超硬物質(zhì)，本身具有潤(rùn)滑性，并且耐磨損；除氫氟酸外，它不與其他無機(jī)酸反應(yīng)，抗腐蝕能力強(qiáng)，高溫時(shí)抗氧化。而且它還能抵抗冷沖擊，有空氣中加熱到1000℃以上，急劇冷卻再急劇加熱，也不會(huì)碎裂。）涂噴在坩堝表面，在加熱作用下，使液態(tài)氮化硅均勻的吸附坩堝表面，形成粉狀涂層，涂層目的是在高溫下使石英坩堝與硅隔離，使液態(tài)硅不能與石英坩堝反應(yīng)，以免造成石英坩堝破裂，

3、以及最終冷卻后保證硅錠脫膜的完整性。2.國(guó)內(nèi)外同類設(shè)計(jì)（或同類研究）的概況綜述(1)太陽能多晶硅鑄錠用熔融石英坩堝氮化硅涂層的制備氮化硅具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，不與熔融Si和石英發(fā)生反應(yīng)，高純度的氮化硅也比較容易制備．因此氮化硅已成為石英陶瓷坩堝的首選涂層材料，已在多晶硅鑄錠生產(chǎn)中成功應(yīng)用．目前生產(chǎn)中使用的石英陶瓷坩堝幾乎全部依賴進(jìn)口．我國(guó)中材高新集團(tuán)，突破國(guó)外技術(shù)壁壘，自主開發(fā)研制成功了注凝成型石英陶瓷坩堝，并在多晶硅鑄錠生產(chǎn)中應(yīng)用．但是針對(duì)這一產(chǎn)品的氮化硅涂層工藝未展開研究，而是直接采用與國(guó)外產(chǎn)品相同的噴涂技術(shù)．由于產(chǎn)品差異，涂層不十分可靠，已發(fā)生多起生產(chǎn)事故．造成了比較大的經(jīng)濟(jì)損

4、失．因此有必要對(duì)其涂層工藝進(jìn)行研究．熔融石英坩堝是太陽能多晶硅鑄錠的必要容器，為脫模方便，需在其內(nèi)表面噴涂一層氮化硅．采用高純氮化硅粉在國(guó)產(chǎn)石英坩堝上噴涂，研究噴涂氮化硅漿液時(shí)石英基底溫度和涂膜厚度對(duì)石英坩堝氮化硅涂層結(jié)合強(qiáng)度的影響．結(jié)果表明：采用高純氮化硅粉噴涂石英坩堝基底，溫度應(yīng)在40℃下且噴涂涂層厚度不宜超過80μm．3.課題設(shè)計(jì)（或研究）的內(nèi)容(1)了解坩堝噴涂的作用及噴涂過程中的注意事項(xiàng)；(2)知道如果坩堝噴涂不良會(huì)對(duì)晶錠產(chǎn)生什么樣的影響；(3)觀察經(jīng)過坩堝噴涂后鑄造出的硅錠是否能夠完整脫模；(4)通過研究硅錠內(nèi)部的少子壽命來分析噴涂的效果;(5)課題結(jié)束應(yīng)完成不少于100

5、00字的論文，以及一定篇幅外文的翻譯。4.設(shè)計(jì)（或研究）方法(1)通過改變噴涂的溫度來對(duì)比觀察鑄造硅錠的脫模效果；(2)分析硅錠內(nèi)部少子壽命來研究涂層隔離雜質(zhì)的能力；(3)通過對(duì)比完善目前的噴涂參數(shù)。5.實(shí)施計(jì)劃1-3周：查中外文文獻(xiàn)，消化資料；翻譯外文資料；4-7周：進(jìn)行噴涂及裝料的參數(shù)分析；8-12周：數(shù)據(jù)處理；13-16周：完成畢業(yè)論文撰寫，準(zhǔn)備答辯；17周：答辯。指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師簽字：2011年3月8日研究所（教研室）意見研究所所長(zhǎng)（教研室主任）簽字：2011年3月8日