CN103360077B - 一种氮化硅坩埚及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种氮化硅坩埚的制备方法，包括以下步骤：将由氮化硅粉和助烧剂组成的混合粉体进行造粒、成型，得到坩埚生胚；将由二氧化硅粉和无水乙醇组成的浆料喷涂于坩埚生胚的内壁和外壁，干燥后得到内壁和外壁均喷涂有二氧化硅涂层的坩埚生胚；将喷涂有二氧化硅涂层的坩埚生胚进行气压烧结，得到坩埚熟坯；将坩埚熟坯的内壁的二氧化硅涂层去除，得到氮化硅坩埚。该制备方法制得的氮化硅坩埚含有较少的碳、氧等杂质，使用其制备硅晶能够显著降低硅晶中碳、氧等杂质的含量，提升硅晶的品质，利于其应用。本发明还提供了一种氮化硅坩埚，其外壁喷涂有二氧化硅涂层。

Description

一种氮化硅坩埚及其制备方法

技术领域

本发明涉及坩埚技术领域，特别涉及一种氮化硅坩埚及其制备方法。

背景技术

随着全球范围内煤炭和石油等不可再生能源的供应等频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈，而作为一种可再生的新能源，太阳能越来越受到人们的关注，开发太阳能资源已成为寻求经济发展的新动力之一。其中，在利用太阳能的太阳能电池中，硅晶电池占据了主导地位，硅晶的制备过程直接影响着太阳能电池的性能品质和生产成本等方面。目前，普遍使用石英坩埚在1400℃以上的温度下持续较长的时间以熔融硅晶，进而制备得到硅晶。然而，石英坩埚的抗热震性较差，在高温下会软化变形，并且由于急剧冷却而产生裂纹，导致其在生产中只能使用一次，不能多次重复使用，增加了生产成本。另外，石英坩埚的原料高纯石英砂严重依赖进口，从而进一步提高了硅晶制备的成本。

有鉴于此，高温稳定性优良的氮化硅(Si₃N₄)逐渐成为硅晶制备用坩埚的首选替换材料。与石英坩埚相比，氮化硅坩埚在高温下不但具有足够的强度，而且具有优异的抗热震性，经历高温、急剧冷却后不会产生裂纹，在硅晶的制备过程中可多次重复使用，使用寿命较长，能够降低硅晶制备的成本。目前，氮化硅坩埚的制备方法主要有反应烧结法、热压烧结法、常压烧结法和气压烧结法等。其中，传统气压烧结氮化硅坩埚以Al₂O₃和MgO等金属氧化物为助烧剂，将Si₃N₄粉进行造粒、成型，得到坩埚生坯，然后在1MPa～10MPa的气压下，将所得坩埚生坯在2000℃左右的温度下进行气压烧结，进而制备得到氮化硅坩埚。

但是，使用上述的氮化硅坩埚制备硅晶后，所得硅晶的电阻率急剧降低，而且硅晶中碳、氧杂质的含量远高于硅晶中对碳、氧含量的最低标准，这些对硅晶的性能十分不利，因而，所述氮化硅坩埚无法较好地应用于硅晶制备的领域中。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种氮化硅坩埚及其制备方法，该制备方法制得的氮化硅坩埚含有较少的碳、氧等杂质，使用其制备硅晶能够显著降低硅晶中碳、氧等杂质的含量，利于应用。

本发明提供一种氮化硅坩埚的制备方法，包括以下步骤：

a)将由氮化硅粉和助烧剂组成的混合粉体进行造粒、成型，得到坩埚生胚；

b)将由二氧化硅粉和无水乙醇组成的浆料喷涂于所述步骤a)得到的坩埚生胚的内壁和外壁，干燥后得到内壁和外壁均喷涂有二氧化硅涂层的坩埚生胚；

c)将所述步骤b)得到的坩埚生胚进行气压烧结，得到坩埚熟坯；

d)将所述步骤c)得到的坩埚熟坯的内壁的二氧化硅涂层去除，得到氮化硅坩埚。

优选的，所述步骤b)中，所述浆料的固含量为40％～50％。

优选的，所述步骤b)得到的坩埚生坯的内壁的二氧化硅涂层的厚度≤1mm，所述步骤b)得到的坩埚生坯的外壁的二氧化硅涂层的厚度≤1mm。

优选的，所述步骤b)中，所述干燥的温度为80℃～110℃，所述干燥的时间≥4h。

优选的，所述步骤c)中，所述气压烧结的压力≤9MPa，所述气压烧结的温度为1700℃～2000℃。

优选的，所述步骤a)中，所述助烧剂为二氧化硅，所述二氧化硅占所述混合粉体的质量分数≤10％。

优选的，所述步骤a)中，所述助烧剂为纳米二氧化硅。

优选的，所述步骤a)中，所述氮化硅粉由质量分数为90％～95％的亚微米氮化硅粉和质量分数为5％～10％的纳米氮化硅粉组成。

本发明还提供一种氮化硅坩埚，其中，所述氮化硅坩埚的外壁喷涂有二氧化硅涂层。

优选的，所述二氧化硅涂层的厚度≤1mm。

与现有技术相比，本发明将氮化硅粉和助烧剂混合后进行造粒、成型，得到坩埚生胚；将二氧化硅粉和无水乙醇组成的浆料喷涂于所述坩埚生胚的内壁和外壁，经干燥，得到内壁和外壁均喷涂有二氧化硅涂层的坩埚生胚；将所述内壁和外壁均喷涂有二氧化硅涂层的坩埚生胚进行气压烧结，得到坩埚熟坯；将所述坩埚熟坯的内壁的二氧化硅涂层去除，得到氮化硅坩埚。本发明首先将氮化硅粉与助烧剂混合，经造粒、成型，得到坩埚生坯；本发明再将二氧化硅粉和无水乙醇混合，制成浆料后喷涂于坩埚生坯的内壁和外壁，经干燥，在坩埚生坯的内壁和外壁形成二氧化硅涂层；由于氮化硅会发生氧化反应，氮化硅颗粒表面均有二氧化硅薄层，在气压烧结时，二氧化硅薄层会与热场材料石墨发生式(1)反应，导致引入碳、氧杂质。而本发明采用的二氧化硅涂层包括二氧化硅颗粒，其填充于坩埚表层的气孔内，并包覆坩埚，一方面阻碍碳杂质向坩埚内部扩散，另一方面其在气压烧结的温度下，也与石墨发生式(1)反应，使生成的SiO气体在坩埚内外平衡，能够抑制式(1)反应向右进行，进而减少坩埚中引入的碳、氧杂质的含量；

最后本发明将得到的坩埚熟坯的内壁的二氧化硅涂层去除，保留外壁的二氧化硅涂层，得到氮化硅坩埚。所得氮化硅坩埚含有较少的碳、氧等杂质，使用其制备硅晶能够显著降低硅晶中碳、氧等杂质的含量，利于应用。实践表明，在使用所得氮化硅坩埚制备的硅晶中，碳的含量在3.0ppm以下，氧的含量在4.5ppm以下。

进一步的，本发明以二氧化硅为助烧剂，不但能够促进氮化硅晶粒生长，降低烧结温度，减少在烧结过程中氮化硅的分解，而且克服了使用Al₂O₃和MgO等金属氧化物为助烧剂而引入金属杂质的缺点，从而避免了后续所得硅晶电阻率急剧降低的现象，利于硅晶的应用。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明提供一种氮化硅坩埚的制备方法，包括以下步骤：

a)将由氮化硅粉和助烧剂组成的混合粉体进行造粒、成型，得到坩埚生胚；

b)将由二氧化硅粉和无水乙醇组成的浆料喷涂于所述步骤a)得到的坩埚生胚的内壁和外壁，干燥后得到内壁和外壁均喷涂有二氧化硅涂层的坩埚生胚；

c)将所述步骤b)得到的坩埚生胚进行气压烧结，得到坩埚熟坯；

d)将所述步骤c)得到的坩埚熟坯的内壁的二氧化硅涂层去除，得到氮化硅坩埚。

本发明将氮化硅粉和助烧剂混合，得到混合粉体后，将其进行造粒、成型，得到坩埚生坯。

本发明采用氮化硅粉为原料，优选采用纯度在99.99％以上的氮化硅粉为原料，制备用于硅晶生产的氮化硅坩埚。所述氮化硅坩埚具有优良的抗热震性，在硅晶的制备过程中可以多次重复使用，降低了硅晶的生产成本。

在本发明中，所述氮化硅粉优选由质量分数为90％～95％的亚微米氮化硅粉和质量分数为5％～10％的纳米氮化硅粉组成，其中，所述氮化硅粉以亚微米氮化硅粉为基体，加入上述适量的、与基体成分相同且热膨胀系数相近的纳米氮化硅粉后，分布在亚微米氮化硅基体内的纳米氮化硅可使基体内的残余应力变小，分布在晶内的纳米氮化硅可阻止裂纹的扩展、传播，同时，所述纳米氮化硅粉还可以促进柱状β-Si₃N₄的生长、析晶，抑制基体的异常长大，使基体结构均匀细化，从而进一步提高氮化硅坩埚的抗热震性，延长其使用寿命，降低生产成本。

本发明将助烧剂混入上述氮化硅原料中，在烧结时，所述助烧剂能够促进氮化硅晶粒生长，降低烧结温度，从而减少在烧结过程中氮化硅的分解；所述助烧剂的用量采用本领域常用的助烧剂的用量即可，其占所述混合粉体的质量分数可以为5％左右。

本发明对所述助烧剂的种类没有特殊限制，可以采用本领域常用的助烧剂，如Al₂O₃和MgO等，能够起到促进烧结的作用即可，所述助烧剂优选为二氧化硅，更优选为纳米二氧化硅。所述二氧化硅占所述混合粉体的质量分数优选≤10％，更优选为2％～8％，最优选为4％～6％。本发明优选采用二氧化硅为助烧剂，能够克服使用金属氧化物为助烧剂而引入金属杂质的缺点，从而避免了后续所得硅晶电阻率急剧降低的现象，利于硅晶的应用。

得到混合粉体后，本发明将其进行造粒，得到粉粒体。

本发明对所述造粒没有特殊限制，所述造粒优选按照以下步骤进行：

将混合粉体与无水乙醇混合，制成浆料，所述浆料的固含量为30％～50％；

将所述浆料进行喷雾干燥造粒，经出料得到粉粒体。

上述造粒方法采用无水乙醇为溶剂，将其与混合粉体混合，使所述混合粉体的颗粒呈小液滴状态，优选在密闭容器中搅拌5min～20min、更优选8min～15min，制成均匀且杂质较少的浆料。所得浆料的固含量为30％～50％，优选为35％～45％，更优选为38％～42％。

制成浆料后，将其进行喷雾干燥造粒，经出料得到粉粒体。

其中，所述喷雾干燥造粒通过喷雾干燥造粒设备的机械作用，使浆料中的颗粒在一定温度下经过成球、长大、密实三个阶段，形成粉粒体。所述喷雾干燥造粒可以采用离心喷雾干燥造粒设备进行离心喷雾干燥造粒，也可以以压力喷雾干燥造粒的方式进行，优选采用离心喷雾干燥造粒设备进行离心喷雾干燥造粒，可简化生产操作，提高生产效率。所述离心喷雾干燥造粒设备的转速优选为40r/min～80r/min，更优选为50r/min～70r/min。所述喷雾干燥造粒的温度优选为140℃～160℃，更优选为145℃～155℃。

所述出料的温度优选为50℃～70℃，更优选为55℃～65℃。

所述造粒结束后，本发明优选将所述造粒得到的粉粒体通过70目筛，然后使用震动加料机将其填充于坩埚模具中，震实后进行成型，得到坩埚生坯。

其中，进行所述震动加料时，震动频率优选为25Hz～39Hz，更优选为30Hz～35Hz；震动时间优选≤5min，更优选为2min～4min。

本发明对所述成型没有特殊限制，所述成型优选为采用等静压设备进行的冷等静压成型。所述冷等静压成型为本领域普通技术人员熟知的技术手段，可根据制品的尺寸调节压力和保持压力的时间。进行所述冷等静压成型时，压力优选为150MPa～300MPa，更优选为180MPa～250MPa；保持压力的时间优选为30s～180s，更优选为50s～150s。在本发明中，通过调整所述成型的工艺条件，使坩埚生坯的密度至少为1.6g/cm³即可。

所述成型结束后，本发明对成型脱模得到的生坯进行过程检验，对密度较低、存在裂纹等不合格品进行返工处理，对合格品进行粗加工，得到所需尺寸形状的坩埚生坯。

得到坩埚生坯后，本发明将二氧化硅粉和无水乙醇配制成浆料，然后将其均匀喷涂于坩埚生坯的内壁和外壁，置于干燥箱进行干燥后，得到内壁和外壁均喷涂有二氧化硅涂层的坩埚生坯。

其中，所述浆料的固含量优选为40％～50％，更优选为42％～48％；所述喷涂为本领域普通技术人员熟知的技术手段，本发明对其没有特殊限制；所述干燥的温度优选为80℃～110℃，更优选为90℃～100℃，所述干燥的时间优选≥4h，更优选为5h～6h；所述得到的坩埚生坯的内壁的二氧化硅涂层的厚度优选≤1mm，所述得到的坩埚生坯的外壁的二氧化硅涂层的厚度优选≤1mm。

喷涂二氧化硅涂层结束后，本发明将得到的坩埚生坯置于气压烧结炉内进行气压烧结，得到坩埚熟坯。

由于氮化硅发生氧化反应，生成二氧化硅，使氮化硅颗粒表面均有二氧化硅薄层，在气压烧结时，所述二氧化硅薄层会与热场材料石墨发生式(1)反应，生成SiO气体，造成坩埚内外SiO压差，SiO不断向外逸出，导致式(1)反应持续向右进行，从而在坩埚中不断引入碳、氧杂质。

本发明在坩埚生坯的内壁和外壁喷涂含有二氧化硅的浆料，在其内壁和外壁形成二氧化硅涂层，所述二氧化硅涂层包括二氧化硅颗粒，其填充于坩埚表层的气孔内，并包覆坩埚，一方面阻碍碳杂质向坩埚内部扩散，另一方面其在气压烧结的温度下，也与石墨发生式(1)反应，生成SiO气体，提高了坩埚周围的SiO分压，从而建立坩埚内外SiO气压平衡，抑制式(1)反应向右进行，进而减少坩埚中碳、氧杂质的含量，使制备的硅晶中由坩埚引入的碳、氧杂质的含量降低，提高硅晶的品质。

同时，由于单晶炉或多晶铸锭炉的热场材料多为石墨材料，使用所述坩埚制备硅晶时，坩埚的二氧化硅涂层能够以上述同样原理抑制碳、氧杂质的再次引入，通过双层把关，严格控制硅晶中碳、氧杂质的含量。

在本发明中，所述气压烧结的压力优选≤9MPa，更优选为2MPa～8MPa，最优选为3MPa～7MPa；所述气压烧结的温度优选为1700℃～2000℃，更优选1800℃～1950℃，最优选为1850℃～1900℃。

本发明优选按照以下操作达到所述气压烧结的压力和温度：

将上述气压烧结炉的气密性检查完好后，抽真空并开始通电加热，加热至800℃～900℃后，在继续加热的同时，向炉内充入纯度在99.99％以上的氮气进行加压，加热至1000℃～1200℃时压力为0.3MPa，保温0.5h～2h后，继续加热至1200℃～1400℃，在继续加热的同时，向炉内继续充入纯度在99.99％以上的氮气进行加压，直至达到气压烧结的温度和压力。

气压烧结结束后，停止加热并关闭上述气压烧结炉的进气阀，随炉冷却至200℃以下开始卸压，开炉得到坩埚熟坯。

在本发明中，根据制品胚体密度和制品本身的尺寸，可调节温度、压力的升降速度以及保温、保压的时间等条件，一般从抽真空到气压烧结结束需要24h左右。烧结过程中注意控制升降温的速度和保压时间，以保证制品在烧结过程中不开裂、变形。

得到坩埚熟坯后，本发明将其内壁的二氧化硅涂层去除，得到氮化硅坩埚。

本发明通过车削加工对坩埚熟坯进行精加工，去除坩埚熟坯的内壁的二氧化硅涂层，保留外壁的二氧化硅涂层，经无损检验和外观均匀度检验等成品检验，得到成品氮化硅坩埚。

本发明还提供了一种氮化硅坩埚，其外壁喷涂有二氧化硅涂层。

在本发明中，所述二氧化硅涂层的厚度优选≤1mm。

由于单晶炉或多晶铸锭炉的热场材料多为石墨材料，使用所述氮化硅坩埚制备硅晶时，会生成SiO气体，造成坩埚内外SiO压差，SiO不断向外逸出，氮化硅坩埚持续被氧化，同时，更多的碳生成CO，从而在硅晶中引入碳、氧杂质，并容易造成坩埚在烧结过程中开裂。

然而，在本发明中，所述氮化硅坩埚的外壁的二氧化硅涂层与热场材料石墨会发生式(1)反应，生成SiO气体，提高坩埚周围的SiO分压，从而建立坩埚内外SiO平衡，内部SiO无法逸出，抑制式(1)反应向右进行，降低CO分压，进而减少硅晶中碳、氧杂质的含量，提高硅晶的品质。

所述氮化硅坩埚优选由氮化硅粉和助烧剂组成的混合粉体经气压烧结而成，所述助烧剂优选为二氧化硅，能够克服使用Al₂O₃和MgO等金属氧化物为助烧剂而引入金属杂质的缺点，从而避免了后续所得硅晶电阻率急剧降低的现象，利于硅晶的应用。

本发明提供的氮化硅坩埚优选按照上述制备方法制备得到。

使用所得氮化硅坩埚制备硅晶如单晶硅后，在所得硅晶中，碳的含量在3.0ppm以下，氧的含量在4.5ppm以下。另外，经检测，所得硅晶的电阻率较为稳定。实践表明，使用本发明提供的氮化硅坩埚制备硅晶能够显著降低硅晶中碳、氧等杂质的含量，利于应用。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的氮化硅坩埚及其制备方法进行具体地描述。

实施例1

按照9∶1的质量比，将纯度为99.99％的、由95％亚微米氮化硅粉和5％纳米氮化硅粉组成的氮化硅粉和纳米二氧化硅粉进行配料，得到混合粉体后，按照混合粉体与无水乙醇的质量比为4∶6，加入无水乙醇并搅拌10min，制成均匀的固含量为40％的浆料，将制得的浆料于150℃进行离心喷雾干燥造粒，转速为60r/min，在温度为60℃的环境中出料得到粉粒体；

将造粒得到的粉粒体通过70目筛后，使用震动加料机将其填充于坩埚模具中并震实，震动频率为30Hz，震动时间为4min，然后将所述坩埚模具置于等静压设备中，在200MPa的压力下进行冷等静压成型，保持压力100s，脱模后得到密度为2.0g/cm³的坩埚生坯；

按照5∶5的质量比，将纳米二氧化硅粉和无水乙醇配制成浆料后，将其均匀喷涂于坩埚生坯的内壁和外壁，控制涂层厚度在1mm以内，然后置于干燥箱中，在110℃的温度下干燥4h，得到内壁和外壁均喷涂有二氧化硅涂层的坩埚生坯；

将喷涂有二氧化硅涂层的坩埚生坯置于气压烧结炉内，抽真空并通电加热，加热至900℃后，在继续加热的同时，向炉内充入纯度为99.99％的氮气进行加压，加热至1100℃时压力为0.3MPa，保温1h后，继续加热至1400℃，在继续加热的同时，向炉内继续充入纯度为99.99％的氮气进行加压，达到气压烧结的温度为1900℃、压力为5MPa，气压烧结结束后，停止加热并关闭进气阀，随炉冷却至100℃开始卸压，开炉得到坩埚熟坯；

将坩埚熟坯的内壁的二氧化硅涂层通过车削加工而去除，得到成品氮化硅坩埚。

使用所得氮化硅坩埚拉制单晶硅后，经检测，所得单晶硅的电阻率较为稳定，并且所得单晶硅中碳的含量为2.3ppm，氧的含量为4.0ppm。

实施例2

按照8∶2的质量比，将纯度为99.99％的、由90％亚微米氮化硅粉和10％纳米氮化硅粉组成的氮化硅粉和纳米二氧化硅粉进行配料，得到混合粉体后，按照混合粉体与无水乙醇的质量比为5∶5，加入无水乙醇并搅拌5min，制成均匀的固含量为50％的浆料，将制得的浆料于140℃进行离心喷雾干燥造粒，转速为40r/min，在温度为70℃的环境中出料得到粉粒体；

将造粒得到的粉粒体通过70目筛后，使用震动加料机将其填充于坩埚模具中并震实，震动频率为35Hz，震动时间为3min，然后将所述坩埚模具置于等静压设备中，在250MPa的压力下进行冷等静压成型，保持压力60s，脱模后得到密度为2.1g/cm³的坩埚生坯；

按照4∶6的质量比，将纳米二氧化硅粉和无水乙醇配制成浆料后，将其均匀喷涂于坩埚生坯的内壁和外壁，控制涂层厚度在1mm以内，然后置于干燥箱中，在80℃的温度下干燥6h，得到内壁和外壁均喷涂有二氧化硅涂层的坩埚生坯；

将喷涂有二氧化硅涂层的坩埚生坯置于气压烧结炉内，抽真空并通电加热，加热至900℃后，在继续加热的同时，向炉内充入纯度为99.99％的氮气进行加压，加热至1000℃时压力为0.3MPa，保温2h后，继续加热至1300℃，在继续加热的同时，向炉内继续充入纯度为99.99％的氮气进行加压，达到气压烧结的温度为1800℃、压力为4MPa，气压烧结结束后，停止加热并关闭进气阀，随炉冷却至100℃开始卸压，开炉得到坩埚熟坯；

将坩埚熟坯的内壁的二氧化硅涂层通过车削加工而去除，得到成品氮化硅坩埚。

使用所得氮化硅坩埚拉制单晶硅后，经检测，所得单晶硅的电阻率较为稳定，并且所得单晶硅中碳的含量为3.0ppm，氧的含量为4.3ppm。

实施例3

按照7∶3的质量比，将纯度为99.99％的、由96％亚微米氮化硅粉和4％纳米氮化硅粉组成的氮化硅粉和纳米二氧化硅粉进行配料，得到混合粉体后，按照混合粉体与无水乙醇的质量比为3∶7，加入无水乙醇并搅拌20min，制成均匀的固含量为30％的浆料，将制得的浆料于160℃进行离心喷雾干燥造粒，转速为80r/min，在温度为50℃的环境中出料得到粉粒体；

将造粒得到的粉粒体通过70目筛后，使用震动加料机将其填充于坩埚模具中并震实，震动频率为25Hz，震动时间为5min，然后将所述坩埚模具置于等静压设备中，在300MPa的压力下进行冷等静压成型，保持压力30s，脱模后得到密度为2.2g/cm³的坩埚生坯；

按照4.5∶5.5的质量比，将纳米二氧化硅粉和无水乙醇配置成浆料后，将其均匀喷涂于坩埚生坯的内壁和外壁，控制涂层厚度在1mm以内，然后置于干燥箱中，在100℃的温度下干燥5h，得到内壁和外壁均喷涂有二氧化硅涂层的坩埚生坯；

将喷涂有二氧化硅涂层的坩埚生坯置于气压烧结炉内，抽真空并通电加热，加热至900℃后，在继续加热的同时，向炉内充入纯度为99.99％的氮气进行加压，加热至1200℃时压力为0.3MPa，保温0.5h后，继续加热至1500℃，在继续加热的同时，向炉内继续充入纯度为99.99％的氮气进行加压，达到气压烧结的温度为2000℃、压力为6MPa，气压烧结结束后，停止加热并关闭进气阀，随炉冷却至100℃开始卸压，开炉得到坩埚熟坯；

将坩埚熟坯的内壁的二氧化硅涂层通过车削加工而去除，得到成品氮化硅坩埚。

使用所得氮化硅坩埚拉制单晶硅后，经检测，所得单晶硅的电阻率较为稳定，并且所得单晶硅中碳的含量为2.5ppm，氧的含量为3.6ppm。

由以上实施例可知，使用本发明提供的氮化硅坩埚制备硅晶后，大幅降低了硅晶中碳、氧等杂质的含量，其中，碳的含量降低了近50％，氧的含量降低了近60％，金属杂质较少而使硅晶的电阻率较为稳定，从而显著提升了硅晶的品质，利于应用。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种氮化硅坩埚的制备方法，包括以下步骤：

a)将由氮化硅粉和助烧剂组成的混合粉体进行造粒、成型，得到坩埚生胚；

b)将由二氧化硅粉和无水乙醇组成的浆料喷涂于所述步骤a)得到的坩埚生胚的内壁和外壁，干燥后得到内壁和外壁均喷涂有二氧化硅涂层的坩埚生胚；

c)将所述步骤b)得到的坩埚生胚进行气压烧结，得到坩埚熟坯；

d)将所述步骤c)得到的坩埚熟坯的内壁的二氧化硅涂层去除，得到氮化硅坩埚。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中，所述浆料的固含量为40％～50％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)得到的坩埚生坯的内壁的二氧化硅涂层的厚度≤1mm，所述步骤b)得到的坩埚生坯的外壁的二氧化硅涂层的厚度≤1mm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中，所述干燥的温度为80℃～110℃，所述干燥的时间≥4h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤c)中，所述气压烧结的压力≤9MPa，所述气压烧结的温度为1700℃～2000℃。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中，所述助烧剂为二氧化硅，所述二氧化硅占所述混合粉体的质量分数≤10％。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中，所述助烧剂为纳米二氧化硅。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中，所述氮化硅粉由质量分数为90％～95％的亚微米氮化硅粉和质量分数为5％～10％的纳米氮化硅粉组成。

9.一种氮化硅坩埚，其特征在于，所述氮化硅坩埚的外壁喷涂有二氧化硅涂层；所述氮化硅坩埚的制备方法包括以下步骤：

a)将由氮化硅粉和助烧剂组成的混合粉体进行造粒、成型，得到坩埚生胚；

b)将由二氧化硅粉和无水乙醇组成的浆料喷涂于所述步骤a)得到的坩埚生胚的内壁和外壁，干燥后得到内壁和外壁均喷涂有二氧化硅涂层的坩埚生胚；

c)将所述步骤b)得到的坩埚生胚进行气压烧结，得到坩埚熟坯；

d)将所述步骤c)得到的坩埚熟坯的内壁的二氧化硅涂层去除，得到氮化硅坩埚。

10.根据权利要求9所述的氮化硅坩埚，其特征在于，所述二氧化硅涂层的厚度≤1mm。