Yagona kristalli kremniyning o'sish jarayoni butunlay termal maydonda amalga oshiriladi. Yaxshi termal maydon kristal sifatini yaxshilashga yordam beradi va yuqori kristallanish samaradorligiga ega. Issiqlik maydonining dizayni asosan dinamik termal maydondagi harorat gradientlarining o'zgarishi va o'zgarishini aniqlaydi. Olovli kameradagi gaz oqimi va issiqlik maydonida ishlatiladigan materiallarning farqi bevosita issiqlik maydonining xizmat qilish muddatini aniqlaydi. Asossiz ishlab chiqilgan termal maydon nafaqat sifat talablariga javob beradigan kristallarni etishtirishni qiyinlashtiradi, balki muayyan jarayon talablari ostida to'liq monokristallarni o'stira olmaydi. Shuning uchun Czochralski monokristalli kremniy sanoati termal maydon dizaynini asosiy texnologiya deb biladi va issiqlik maydonini tadqiq qilish va rivojlantirishga katta ishchi kuchi va moddiy resurslarni sarflaydi.
Issiqlik tizimi turli xil termal maydon materiallaridan iborat. Biz faqat termal sohada ishlatiladigan materiallarni qisqacha tanishtiramiz. Issiqlik maydonidagi harorat taqsimoti va uning kristall tortilishiga ta'siriga kelsak, biz bu erda tahlil qilmaymiz. Termal maydon materiali kristall o'sadigan vakuumli pechga ishora qiladi. Yarimo'tkazgich eritmasi va kristallari atrofida to'g'ri haroratli mato yaratish uchun zarur bo'lgan kameraning strukturaviy va issiqlik izolyatsiyalangan qismlari.
bitta. termal maydonning strukturaviy materiallari
Czochralski usulida yagona kristalli kremniyni etishtirish uchun asosiy yordamchi material yuqori toza grafitdir. Grafit materiallari zamonaviy sanoatda juda muhim rol o'ynaydi. Czochralski usuli bilan monokristalli kremniyni tayyorlashda ular isitgichlar, hidoyat quvurlari, tigellar, izolyatsiya quvurlari va tigel tovoqlar kabi termal maydon strukturaviy komponentlar sifatida ishlatilishi mumkin.
Grafit materiali katta hajmlarda tayyorlash qulayligi, qayta ishlanishi va yuqori haroratga chidamlilik xususiyatlari tufayli tanlangan. Olmos yoki grafit shaklidagi uglerod har qanday element yoki birikmaga qaraganda yuqori erish nuqtasiga ega. Grafit materiali juda kuchli, ayniqsa yuqori haroratlarda va uning elektr va issiqlik o'tkazuvchanligi ham juda yaxshi. Uning elektr o'tkazuvchanligi uni isitgich materiali sifatida moslashtiradi va u qoniqarli issiqlik o'tkazuvchanligiga ega bo'lib, isitgich tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlikni tigel va issiqlik maydonining boshqa qismlariga teng ravishda taqsimlaydi. Biroq, yuqori haroratlarda, ayniqsa uzoq masofalarda, issiqlik uzatishning asosiy usuli radiatsiya hisoblanadi.
Grafit qismlari dastlab biriktiruvchi bilan aralashtirilgan mayda uglerodli zarralarni ekstruziya yoki izostatik presslash orqali hosil bo'ladi. Yuqori sifatli grafit qismlari odatda izostatik tarzda presslanadi. Butun bo'lak avval karbonlashtiriladi va keyin 3000 ° S ga yaqin juda yuqori haroratlarda grafitlanadi. Ushbu monolitlardan ishlov beriladigan qismlar ko'pincha yarimo'tkazgich sanoati talablariga muvofiq metall ifloslanishini olib tashlash uchun yuqori haroratlarda xlor o'z ichiga olgan atmosferada tozalanadi. Biroq, to'g'ri tozalash bilan ham, metallning ifloslanish darajasi kremniy monokristalli materiallar tomonidan ruxsat etilganidan kattaroqdir. Shuning uchun, bu komponentlarning ifloslanishini eritma yoki kristall yuzasiga kirmasligi uchun issiqlik maydonini loyihalashda ehtiyot bo'lish kerak.
Grafit materiali ozgina o'tkazuvchan bo'lib, bu ichidagi qolgan metallning sirtga osongina etib borishiga imkon beradi. Bundan tashqari, grafit yuzasi atrofidagi tozalash gazida mavjud bo'lgan silikon monoksit ko'pchilik materiallarga chuqur kirib, reaksiyaga kirishishi mumkin.
Ilk monokristalli kremniy pechlari isitgichlari volfram va molibden kabi o'tga chidamli metallardan yasalgan. Grafitni qayta ishlash texnologiyasi etuk bo'lganda, grafit komponentlari o'rtasidagi aloqalarning elektr xususiyatlari barqaror bo'ladi va bitta kristalli kremniyli pechka isitgichlari volfram va molibden va boshqa materiallar isitgichlarini to'liq almashtirdi. Hozirgi vaqtda eng ko'p ishlatiladigan grafit materiali izostatik grafitdir. semicera yuqori sifatli izostatik presslangan grafit materiallarini taqdim etishi mumkin.
Czochralski monokristalli kremniy pechlarida ba'zan C / C kompozit materiallari ishlatiladi va hozirda murvatlar, yong'oqlar, tigellar, yuk ko'taruvchi plitalar va boshqa komponentlar ishlab chiqarish uchun foydalanilmoqda. Uglerod / uglerod (c / c) kompozit materiallar uglerod tolasi bilan mustahkamlangan uglerod asosidagi kompozit materiallardir. Ular yuqori o'ziga xos kuchga, yuqori o'ziga xos modulga, past issiqlik kengayish koeffitsientiga, yaxshi elektr o'tkazuvchanligiga, katta sinish chidamliligiga, past o'ziga xos tortishishga, termal zarba qarshiligiga, korroziyaga chidamliligiga ega, yuqori haroratga chidamlilik kabi bir qator ajoyib xususiyatlarga ega va hozirda keng tarqalgan aerokosmik, poyga, biomateriallar va boshqa sohalarda yuqori haroratga chidamli strukturaviy materialning yangi turi sifatida ishlatiladi. Hozirgi vaqtda mahalliy C / C kompozit materiallari duch keladigan asosiy to'siq - bu xarajat va sanoatlashtirish muammolari.
Termal maydonlarni yaratish uchun ishlatiladigan ko'plab boshqa materiallar mavjud. Uglerod tolasi bilan mustahkamlangan grafit yaxshi mexanik xususiyatlarga ega; ammo, u qimmatroq va boshqa dizayn talablarini qo'yadi. Silikon karbid (SiC) ko'p jihatdan grafitdan yaxshiroq materialdir, lekin u ancha qimmatroq va katta hajmli qismlarni ishlab chiqarish qiyin. Biroq, SiC ko'pincha agressiv kremniy monoksit gaziga ta'sir qiladigan grafit qismlarining ishlash muddatini oshirish va shuningdek, grafitning ifloslanishini kamaytirish uchun CVD qoplamasi sifatida ishlatiladi. Zich CVD kremniy karbid qoplamasi mikro gözenekli grafit moddasi ichidagi ifloslantiruvchi moddalarning sirtga etib borishini samarali ravishda oldini oladi.
Ikkinchisi CVD uglerod bo'lib, u ham grafit qismlari ustida zich qatlam hosil qilishi mumkin. Atrof muhitga mos keladigan molibden yoki keramika materiallari kabi yuqori haroratga chidamli boshqa materiallar, eritmaning ifloslanish xavfi bo'lmagan joylarda ishlatilishi mumkin. Biroq, oksidli keramika yuqori haroratlarda grafit materiallari bilan to'g'ridan-to'g'ri aloqa qilish uchun cheklangan yaroqlilikka ega, ko'pincha izolyatsiya zarur bo'lsa, bir nechta alternativalarni qoldiradi. Ulardan biri olti burchakli bor nitridi (ba'zan shunga o'xshash xususiyatlar tufayli oq grafit deb ataladi), lekin u zaif mexanik xususiyatlarga ega. Molibden odatda yuqori haroratli ilovalar uchun mos keladi, chunki uning o'rtacha narxi, kremniy kristallarida past diffuziya va past segregatsiya koeffitsienti, taxminan 5 × 108, bu kristal tuzilishini yo'q qilishdan oldin ba'zi molibden ifloslanishiga imkon beradi.
ikki. Issiqlik maydonini izolyatsiyalash materiallari
Eng ko'p ishlatiladigan izolyatsion material turli shakllarda uglerodli namatdir. Uglerod namati issiqlik izolyatsiyasi vazifasini bajaradigan yupqa tolalardan qilingan, chunki ular qisqa masofada issiqlik nurlanishini ko'p marta to'sib qo'yadi. Yumshoq uglerod namati nisbatan yupqa varaqlarga to'qiladi, keyin ular kerakli shaklga kesiladi va oqilona radiusga mahkam egiladi. Qattiqlashtirilgan kigiz o'xshash tolali materiallardan iborat bo'lib, dispers tolalarni yanada mustahkam va zamonaviy ob'ektga ulash uchun uglerod o'z ichiga olgan bog'lovchidan foydalanadi. Bog'lovchi moddalar o'rniga uglerodning kimyoviy bug'lanishidan foydalanish materialning mexanik xususiyatlarini yaxshilashi mumkin.
Odatda, eroziya va aşınma, shuningdek, zarrachalar bilan ifloslanishni kamaytirish uchun izolyatsion davolangan namatning tashqi yuzasi doimiy grafit qoplamasi yoki folga bilan qoplangan. Uglerodli ko'pik kabi boshqa turdagi uglerodli izolyatsiya materiallari ham mavjud. Umuman olganda, grafitlangan materiallarga aniq afzallik beriladi, chunki grafitizatsiya tolaning sirt maydonini sezilarli darajada kamaytiradi. Ushbu yuqori sirt maydoni materiallari gazni kamroq chiqarishga imkon beradi va pechni to'g'ri vakuumga tortish uchun kamroq vaqt talab etadi. Boshqa turdagi C/C kompozit materialdir, u engil vazn, yuqori shikastlanishga chidamlilik va yuqori quvvat kabi ajoyib xususiyatlarga ega. Grafit qismlarini almashtirish uchun termal maydonlarda qo'llaniladi, bu grafit qismlarini almashtirish chastotasini sezilarli darajada kamaytiradi va yagona kristalli sifati va ishlab chiqarish barqarorligini yaxshilaydi.
Xom ashyo tasnifiga ko'ra, uglerod namatini poliakrilonitril asosidagi uglerod namat, viskoza asosidagi uglerod namat va asfalt asosidagi uglerod namatiga bo'lish mumkin.
Poliakrilonitril asosidagi uglerod namati katta kul tarkibiga ega va monofilamentlar yuqori haroratda ishlov berishdan keyin mo'rt bo'lib qoladi. Ish paytida pech muhitini ifloslantirish uchun osongina chang hosil bo'ladi. Shu bilan birga, tolalar insonning teshiklari va nafas olish yo'llariga osongina kirib, inson salomatligiga zarar etkazadi; viskoza asosidagi uglerod namati U yaxshi issiqlik izolyatsiyasi xususiyatlariga ega, issiqlik bilan ishlov berishdan keyin nisbatan yumshoq va chang hosil qilish ehtimoli kamroq. Biroq, viskoza asosidagi iplarning kesishishi tartibsiz shaklga ega va tolalar yuzasida ko'plab jarliklar mavjud bo'lib, ular Czochralski monokristalli kremniy pechida oksidlovchi atmosfera mavjud bo'lganda hosil bo'lishi oson. CO2 kabi gazlar yagona kristalli kremniy materiallarida kislorod va uglerod elementlarining cho'kishiga sabab bo'ladi. Asosiy ishlab chiqaruvchilar orasida Germaniya SGL va boshqa kompaniyalar mavjud. Hozirgi vaqtda yarimo'tkazgichli monokristal sanoatida pitch asosidagi uglerod namati eng keng tarqalgan bo'lib qo'llaniladi va uning issiqlik izolyatsiyasi ko'rsatkichlari yopishqoq uglerod namatiga qaraganda yaxshiroqdir. Saqich asosidagi uglerod namati pastroq, ammo asfaltga asoslangan uglerod namati yuqori tozalikka va kamroq chang emissiyasiga ega. Ishlab chiqaruvchilar orasida Yaponiyaning Kureha Chemical, Osaka Gas va boshqalar bor.
Uglerod kigizining shakli mahkamlanmaganligi sababli uni ishlatish noqulay. Endi ko'plab kompaniyalar uglerod namatiga asoslangan yangi issiqlik izolyatsion materialni ishlab chiqdilar - qattiqlashtirilgan uglerod kigizi. Qattiq namat ham qattiq namat deb ataladi. Bu qatronlar bilan singdirilgan, laminatlangan, qotib qolgan va karbonlashtirilgandan keyin ma'lum bir shaklga va o'z-o'zidan barqarorlikka ega bo'lgan uglerod namatidir.
Yagona kristalli kremniyning o'sish sifati bevosita termal maydon muhitiga ta'sir qiladi va uglerod tolasi izolyatsiyalash materiallari bu muhitda asosiy rol o'ynaydi. Karbon tolali issiqlik izolyatsiyasi yumshoq namat hali ham fotovoltaik yarimo'tkazgich sanoatida o'zining iqtisodiy afzalliklari, mukammal issiqlik izolyatsiyasi effekti, moslashuvchan dizayni va sozlanishi shakli tufayli muhim afzalliklarga ega. Bundan tashqari, uglerod tolali qattiq izolyatsion kigiz o'zining ma'lum quvvati va yuqori ishlashi tufayli termal maydon materiallari bozorida rivojlanish uchun ko'proq joyga ega bo'ladi. Biz issiqlik izolyatsion materiallar sohasida tadqiqot va ishlanmalarga sodiqmiz va fotovoltaik yarimo'tkazgich sanoatining gullab-yashnashi va rivojlanishini rag'batlantirish uchun mahsulot ish faoliyatini doimiy ravishda optimallashtiramiz.
Xabar vaqti: 2024 yil 15-may