] 在第一和第二凸面元件12, 16中的至少一個(gè)的外部表面上施加半導(dǎo)體材料熔 體之前，半導(dǎo)體材料熔體的本體溫度（Ts)大于或等于所用半導(dǎo)體材料的熔點(diǎn)溫度（T m)， 從而（Ts)多（Tm)。在半導(dǎo)體材料熔體包括硅的實(shí)施方式中，熔融硅的本體溫度可為 1414-1550°C，或者 1450-1490°C，例如 1460°C。
[0041] 第一和第二凸面元件12, 16的外部表面可具有選擇性受控的溫度，例如可冷卻和 /或加熱第一和第二凸面元件12, 16的外部表面，或第一和第二凸面元件12, 16的外部表 面可僅僅具有環(huán)境溫度。第一和第二凸面元件12, 16的外部表面通常具有基本上相同的溫 度（Tr)。第一和第二凸面元件12, 16的外部表面的溫度小于半導(dǎo)體材料熔體的本體溫度 ((Tr) < (Ts))，還小于所用半導(dǎo)體材料的熔點(diǎn)溫度（(Tr) < (Tm))，從而第一和第二凸面元 件12, 16的外部表面和半導(dǎo)體材料熔體之間的溫差將誘導(dǎo)半導(dǎo)體材料熔體的液固相轉(zhuǎn)變。 外部表面第一和第二凸面元件12, 16的溫度（Tr)通常為大于0-500°C，或者100-400°C， 或者100-200°C。（Tr)和（Ts)之間溫差的大小可影響半導(dǎo)體材料片材的微觀結(jié)構(gòu)和其它性 質(zhì)。（Tr)和（Ts)之間的溫度梯度可在例如大于或等于800°C的量級(jí)。
[0042] 除了控制第一和第二凸面元件12, 16中至少一個(gè)的外部表面和半導(dǎo)體材料熔體 的溫度之間的溫度梯度以外，還可控制輻射環(huán)境例如壁容器的溫度。
[0043] 所述方法還包括以相互相對(duì)的方向旋轉(zhuǎn)第一和第二凸面元件12, 16,以允許沉淀 物穿過(guò)輥隙20,由此形成半導(dǎo)體材料片材。沉淀物沿著向下方向穿過(guò)輥隙20,通常借助重 力。具體來(lái)說(shuō)，第一和第二凸面元件12，16相向旋轉(zhuǎn)，或朝著輥隙20旋轉(zhuǎn)。第一和第二凸 面元件12, 16中的一個(gè)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，而第一和第二凸面元件12, 16中的另一個(gè)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
[0044] 如上所述，第一和第二凸面元件12, 16可通過(guò)多種不同方法來(lái)旋轉(zhuǎn)。例如，第一 和第二凸面元件12, 16可手動(dòng)旋轉(zhuǎn)（例如通過(guò)手柄），或通過(guò)第一和第二親合元件26, 28 來(lái)旋轉(zhuǎn)，其通常獨(dú)立地耦合到用于提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)扭矩的第一電機(jī)和第二電機(jī)40, 42。在其 他實(shí)施方式中，當(dāng)?shù)谝缓偷诙姑嬖?2, 16是第一和第二圓柱輥筒，和系統(tǒng)10包括第 一和第二圓柱對(duì)22, 24時(shí)，可旋轉(zhuǎn)第一圓柱對(duì)22的一個(gè)或兩個(gè)以及第二圓柱對(duì)24中的一 個(gè)或兩個(gè)，由此引發(fā)旋轉(zhuǎn)第一和第二圓柱輥筒。第一和第二圓柱對(duì)22, 24可通過(guò)類似于第 一和第二凸面元件12, 16的方法來(lái)旋轉(zhuǎn)。
[0045] 第一和第二凸面元件12, 16通常以相互相對(duì)的方向以基本上相同的角速度旋轉(zhuǎn)。 第一和第二凸面元件12, 16的角速度是幾個(gè)變量的函數(shù)，包括半導(dǎo)體材料片材的所需厚 度、第一和第二凸面元件12, 16的材料、第一和第二凸面元件12, 16的溫度、第一和第二凸 面元件12, 16的橫截面積以及輥隙20的厚度。因?yàn)槠谕沟谝缓偷诙姑嬖?2, 16以 相互相對(duì)的方向以基本上相同的角速度旋轉(zhuǎn)，所以第一和第二凸面元件12, 16通常通過(guò)第 一和第二電機(jī)40, 42來(lái)旋轉(zhuǎn)，其通過(guò)第一和第二耦合元件26, 28耦合到第一和第二凸面元 件12, 16。這種電機(jī)40, 42最小化了角速度的任何變化。在一些實(shí)施方式中，可在把半導(dǎo) 體材料熔體施加到第一和第二凸面元件12, 16中至少一個(gè)的外部表面之前、之時(shí)或之后， 改變（即增加或降低）第一和第二凸面元件12, 16的一個(gè)或兩個(gè)的角速度。第一和第二凸 面元件12, 16可以不同的角速度旋轉(zhuǎn)，特別是如果第一和第二凸面元件12, 16的尺寸或大 小相互不同時(shí)。第一和第二凸面元件12, 16旋轉(zhuǎn)的角速度通常選定來(lái)在半導(dǎo)體材料片材排 出輥隙20之前，在第一和第二凸面元件12, 16的外部表面和半導(dǎo)體材料熔體之間提供所需 的接觸時(shí)間。接觸時(shí)間通常為大于0-10秒，或者0.5-5秒。例如，當(dāng)?shù)谝缓偷诙姑嬖?件12, 16各自的直徑約為50毫米（mm)時(shí)，第一和第二凸面元件12, 16的角速度通常為約 6轉(zhuǎn)/分鐘（rpm)。
[0046] 半導(dǎo)體材料熔體接觸第一和第二凸面元件12, 16中至少一個(gè)的外部表面的時(shí)間 或時(shí)間段的長(zhǎng)度，通常足以允許在穿過(guò)輥隙20之前，半導(dǎo)體材料片材進(jìn)行部分固化。這個(gè) 時(shí)間段可基于各種參數(shù)來(lái)適當(dāng)變化，例如系統(tǒng)的溫度和傳熱性質(zhì)和所需的半導(dǎo)體材料片材 的性質(zhì)。時(shí)間段通常是大于0-30秒。但是，這個(gè)時(shí)間段不計(jì)入半導(dǎo)體材料片材形成之后 半導(dǎo)體材料片材接觸第一和/或第二凸面元件12, 16的時(shí)間段，其可延伸顯著超出30秒， 取決于把半導(dǎo)體材料片材14與第一和/或第二凸面元件12, 16分離得有多快。
[0047] 半導(dǎo)體材料片材的某些方面通過(guò)把半導(dǎo)體材料熔體施加到第一和第二凸面元件 12, 16中至少一個(gè)外部表面來(lái)測(cè)得。例如，當(dāng)把半導(dǎo)體材料熔體施加到第一和第二凸面元 件12, 16中至少一個(gè)外部表面上時(shí)，當(dāng)沉淀物開始固化和穿過(guò)輥隙20時(shí)形成半導(dǎo)體材料 片材。當(dāng)半導(dǎo)體材料熔體固化以形成厚度大于輥隙20的厚度的沉淀物時(shí)，輥隙20通常平 坦化該沉淀物，從而沉淀物具有與輥隙20相同的厚度。為此，通常旋轉(zhuǎn)凸面元件并施加半 導(dǎo)體材料熔體，從而半導(dǎo)體材料熔體不完全固化然后穿過(guò)輥隙20,這可使第一和第二凸面 元件12, 16遭受壓縮力。相反，半導(dǎo)體材料熔體穿過(guò)輥隙20時(shí)通常是部分固化的，然后形 成半導(dǎo)體材料片材。甚至當(dāng)部分固化時(shí)，半導(dǎo)體材料熔體是比實(shí)心半導(dǎo)體材料（例如半導(dǎo) 體材料熔體完全固化然后穿過(guò)輥隙20)基本上更柔軟和可延展的。
[0048] 當(dāng)半導(dǎo)體材料熔體只施加到第一和第二凸面元件12, 16中的一個(gè)的外部表面上 時(shí)，形成的半導(dǎo)體材料片材通常穿過(guò)半導(dǎo)體材料片材厚度具有連續(xù)的橫截面積和連續(xù)的 顆粒結(jié)構(gòu)。相反，當(dāng)半導(dǎo)體材料熔體同時(shí)施加到第一和第二凸面元件12, 16的外部表面上 時(shí)，半導(dǎo)體材料熔體在第一凸面元件12上形成第一沉淀物，在第二凸面元件上形成第二沉 淀物。第一和第二沉淀物在輥隙20處融合在一起以形成半導(dǎo)體材料片材。這樣，當(dāng)把半導(dǎo) 體材料熔體同時(shí)施加到第一和第二凸面元件12, 16的外部表面上時(shí)，半導(dǎo)體材料片材通常 不在其全部厚度具有連續(xù)的顆粒結(jié)構(gòu)，因?yàn)轭w粒分別在第一和第二沉淀物中形成，融合第 一和第二沉淀物以形成半導(dǎo)體材料片材不會(huì)分別改變第一和第二沉淀物的單個(gè)顆粒特征。
[0049] 當(dāng)把半導(dǎo)體材料熔體施加到第一和第二凸面元件12, 16中的至少一個(gè)的外部表 面時(shí)，可任選地振動(dòng)第一和第二凸面元件12, 16。通常，當(dāng)把半導(dǎo)體材料熔體施加到第一和 第二凸面元件12, 16中的至少一個(gè)的外部表面時(shí)，可使第一和第二凸面元件12, 16基本保 持靜態(tài)。
[0050] 可利用例如差異化膨脹和/或機(jī)械輔助，把半導(dǎo)體材料片材從第一和第二凸面元 件12, 16中至少一個(gè)的外部表面分離。或者，片材仍然在第一和第二凸面元件12, 16中至 少一個(gè)的外部表面上，作為支撐的半導(dǎo)體材料制品。但是，半導(dǎo)體材料片材通常在穿過(guò)系 統(tǒng)10的輥隙20之后與第一和第二凸面元件12, 16的外部表面分離，并變成自立式的。或 者，系統(tǒng)10可包括在第一和第二凸面元件12, 16的一個(gè)或兩個(gè)外部表面上且在輥隙20 下方的刀片，用于把半導(dǎo)體材料片材從外部表面分離。此外，這種刀片可用來(lái)去除粘附到 第一和第二凸面元件12, 16d外部表面的任何殘留半導(dǎo)體材料，或當(dāng)?shù)谝缓偷诙姑嬖?12, 16旋轉(zhuǎn)時(shí)連續(xù)地從那去除污染物。
[0051] 可在把半導(dǎo)體材料熔體施加到第一和第二凸面元件12, 16中至少一個(gè)的外部表 面之前、之時(shí)或之后，控制環(huán)繞系統(tǒng)10的氣氛的組成。例如，使用玻璃態(tài)氧化硅作為第一和 /或第二凸面元件和/或容器的耐火材料可導(dǎo)致半導(dǎo)體材料片材的氧污染。因此，在各種實(shí) 施方式中，可以通過(guò)以下方式減輕或顯著減輕氧氣污染：在低氧氣環(huán)境下例如氫氣（例如， 水含量小于Ippm)和惰性氣體例如氬氣、氪氣或氙氣的干燥混合物條件下熔化半導(dǎo)體材料 和形成半導(dǎo)體材料片材。低氧氣環(huán)境可包括氫氣、氦氣、氬氣或氮?dú)庵械囊环N或更多種。在 一個(gè)示例性實(shí)施方式中，所述氣氛可以選自Ar/1. 0重量％ H2的混合物或者Ar/2. 5重量％ 氏的混合物。在這種實(shí)施方式中，系統(tǒng)10通常是封閉的系統(tǒng)，即，系統(tǒng)10的氣氛不受其 環(huán)境的影響。
[0052] 所述方法可作為間歇方法或連續(xù)的方法來(lái)操作。在間歇方法中，第一和第二凸面 元件12, 16只需具有弧形部分。在連續(xù)的方法中，第一和第二凸面元件12, 16通常是第一 和第二圓柱輥筒或其它橢圓元件，從而當(dāng)把半導(dǎo)體材料熔體連續(xù)施加到第一和第二凸面元 件12, 16中至少一個(gè)的外部表面上時(shí)，第一和第二凸面元件12, 16可連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。
[0053] 因?yàn)榘雽?dǎo)體材料片材可通過(guò)融合第一和第二沉淀物來(lái)形成，可理想地改變所得半 導(dǎo)體材料片材的顆粒結(jié)構(gòu)。為此，在一些實(shí)施方式中，所述方法還可包括至少部分再次熔 融半導(dǎo)體材料片材以形成再次熔融的半導(dǎo)體材料和重結(jié)晶再次熔融的半導(dǎo)體材料?；蛘?， 再次熔融和重結(jié)晶半導(dǎo)體材料片材可能不是所需的，特別是當(dāng)半導(dǎo)體材料片材不通過(guò)把第 一和第二沉淀物融合在一起來(lái)形成時(shí)，例如當(dāng)半導(dǎo)體片材通過(guò)只把半導(dǎo)體材料熔體沉積 在第一和第二凸面元件12, 16的一個(gè)外部表面上來(lái)形成時(shí)。
[0054] 其中，半導(dǎo)體材料片材的厚度隨下述變化：輥隙20、第一和第二凸面元件12, 16的 角速度和半導(dǎo)體材料熔體接觸第一和第二凸面元件12, 16中至少一個(gè)外部表面的時(shí)間。在 一些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體材料片材的厚度是100-4