Патент №2488650 - Способ получения столбчатых монокристаллов кремния из песка и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области получения монокристаллов кремния. Способ включает предварительную установку в нижней части тигля затравки, обеспечивающей кристаллизацию конечного продукта, загрузку полости тигля сырьевой массой, состоящей из зерен песка, с обеспечением непрерывной подачи в полость тигля новых дополнительных порций сырья из сообщающегося с ней объема вспомогательного резервуара и изоляции полости тигля с формируемым в ней монокристаллом от внешней среды, и обработку сырьевой массы искусственно созданным физическим полем при постоянном вращении тигля с формируемым в его полости кристаллом вокруг его продольной оси, при давлении, величина которого не соответствует значению атмосферного, при этом в качестве исходной сырьевой массы используют частицы оксида кремния, полученные дроблением зерен песка до размера 1-8 мкм, которые содержатся в составе сформированной в полости тигля воздушной взвеси в объеме 40-60%, а в качестве искусственно созданного физического поля - вращающееся переменное магнитное поле, напряженность которого в зоне преобразования исходной сырьевой массы составляет 1×105÷1×107 А/м, а частота 40-70 Гц, обработку сырьевой массы осуществляют в тигле, состоящем из трех отдельных частей: верхней съемной части, являющейся резервуаром с сырьевой массой; рабочего тигля, непосредственно предназначенного для выращивания монокристаллов, полость которого сообщается с объемом резервуара; и нижней съемной части, прикрепленной к нижней части рабочего тигля, предназначенной для сбора образующихся в нем при обработке отходов - шлаков и гранул кремния, сообщающейся с его внутренним объемом через выполненные в съемной перегородке калиброванные отверстия, причем в полость рабочего тигля непрерывно подают струи сжатого воздуха под избыточным давлением 0,1-0,6 кгс/см2, а вращение тигля осуществляют в течение 54-72 мин в два этапа, на первом из которых ось вращения постоянно сохраняет вертикальную ориентацию, а на втором этапе - эта ось периодически меняет свое первоначальное положение, отклоняясь от него на заранее заданный угол 5-15°, при этом тигель выполняет функцию замыкающего соединительного звена для системы, генерирующей переменные магнитные поля. Изобретение позволяет получать монокристаллы столбчатой формы из дешевого материала - обыкновенного песка, не требующего дополнительных подготовительных операций, связанных с его очисткой или обогащением. Показатель выхода конечного продукта имеет высокое значение (до 50% от объема исходного сырья). 2 н.п. ф-лы, 2 ил.