Procesi i rritjes së silikonit me një kristal kryhet plotësisht në fushën termike.Një fushë e mirë termike është e favorshme për përmirësimin e cilësisë së kristalit dhe ka efikasitet të lartë kristalizimi.Dizajni i fushës termike përcakton kryesisht ndryshimet dhe ndryshimet në gradientët e temperaturës në fushën termike dinamike.Rrjedha e gazit në dhomën e furrës dhe ndryshimi në materialet e përdorura në fushën termike përcaktojnë drejtpërdrejt jetën e shërbimit të fushës termike.Një fushë termike e projektuar në mënyrë të paarsyeshme jo vetëm që e bën të vështirë rritjen e kristaleve që plotësojnë kërkesat e cilësisë, por gjithashtu nuk mund të rriten kristale të plota të vetme sipas kërkesave të caktuara të procesit.Kjo është arsyeja pse industria e silikonit monokristalor Czochralski e konsideron dizajnin e fushës termike si teknologjinë bazë dhe investon fuqi punëtore dhe burime materiale të mëdha në kërkimin dhe zhvillimin e fushës termike.
Sistemi termik përbëhet nga materiale të ndryshme të fushës termike.Ne do të prezantojmë vetëm shkurtimisht materialet e përdorura në fushën termike.Sa i përket shpërndarjes së temperaturës në fushën termike dhe ndikimit të saj në tërheqjen e kristalit, ne nuk do ta analizojmë këtu.Materiali i fushës termike i referohet furrës me vakum të rritjes së kristalit.Pjesë strukturore dhe të izoluara termikisht të dhomës, të cilat janë thelbësore për të krijuar pëlhurën e duhur të temperaturës rreth shkrirjes së gjysmëpërçuesit dhe kristaleve.
një.materialet strukturore të fushës termike
Materiali bazë mbështetës për rritjen e silikonit me një kristal me metodën Czochralski është grafiti me pastërti të lartë.Materialet grafit luajnë një rol shumë të rëndësishëm në industrinë moderne.Në përgatitjen e silikonit me një kristal me metodën Czochralski, ato mund të përdoren si komponentë strukturorë të fushës termike si ngrohës, tuba udhëzues, enë, tuba izolues dhe tabaka për kanaçe.
Materiali grafit u zgjodh për shkak të lehtësisë së përgatitjes në vëllime të mëdha, përpunueshmërisë dhe vetive të rezistencës ndaj temperaturës së lartë.Karboni në formën e diamantit ose grafitit ka një pikë shkrirjeje më të lartë se çdo element ose përbërës.Materiali i grafitit është mjaft i fortë, veçanërisht në temperatura të larta, dhe përçueshmëria e tij elektrike dhe termike është gjithashtu mjaft e mirë.Përçueshmëria e tij elektrike e bën atë të përshtatshëm si një material ngrohës dhe ka një përçueshmëri termike të kënaqshme që mund të shpërndajë në mënyrë të barabartë nxehtësinë e gjeneruar nga ngrohësi në kavanoz dhe pjesë të tjera të fushës termike.Megjithatë, në temperatura të larta, veçanërisht në distanca të gjata, mënyra kryesore e transferimit të nxehtësisë është rrezatimi.
Pjesët e grafitit formohen fillimisht nga nxjerrja ose shtypja izostatike e grimcave të imëta karbonike të përziera me një lidhës.Pjesët e grafitit me cilësi të lartë zakonisht shtypen në mënyrë izostatike.E gjithë pjesa fillimisht karbonizohet dhe më pas grafitizohet në temperatura shumë të larta, afër 3000°C.Pjesët e përpunuara nga këto monolite shpesh pastrohen në një atmosferë që përmban klor në temperatura të larta për të hequr ndotjen e metaleve në përputhje me kërkesat e industrisë gjysmëpërçuese.Megjithatë, edhe me pastrimin e duhur, nivelet e ndotjes së metaleve janë urdhra të përmasave më të larta se sa lejohet nga materialet me një kristal silikoni.Prandaj, duhet pasur kujdes në projektimin e fushës termike për të parandaluar ndotjen e këtyre komponentëve që të hyjnë në sipërfaqen e shkrirë ose kristal.
Materiali grafit është pak i përshkueshëm, gjë që lejon që metali i mbetur brenda të arrijë lehtësisht në sipërfaqe.Përveç kësaj, monoksidi i silikonit i pranishëm në gazin e pastrimit rreth sipërfaqes së grafitit mund të depërtojë thellë në shumicën e materialeve dhe të reagojë.
Ngrohësit e hershëm të furrës me silikon me një kristal ishin bërë nga metale zjarrduruese si tungsteni dhe molibden.Ndërsa teknologjia e përpunimit të grafitit maturohet, vetitë elektrike të lidhjeve midis përbërësve të grafitit bëhen të qëndrueshme dhe ngrohësit e furrës me silikon me një kristal kanë zëvendësuar plotësisht tungstenin dhe molibdenin dhe ngrohësit e materialeve të tjera.Materiali grafit më i përdorur aktualisht është grafiti izostatik.semicera mund të ofrojë materiale grafiti me presion izostatik me cilësi të lartë.
Në furrat e silikonit me një kristal Czochralski, ndonjëherë përdoren materiale të përbëra C/C dhe tani po përdoren për prodhimin e bulonave, dadove, enëve, pllakave mbajtëse dhe komponentëve të tjerë.Materialet e përbëra karbon/karbon (c/c) janë materiale kompozite të përforcuara me fibra karboni me bazë karboni.Kanë forcë specifike të lartë, modul specifik të lartë, koeficient të ulët të zgjerimit termik, përçueshmëri të mirë elektrike, rezistencë të madhe ndaj thyerjes, gravitet specifik të ulët, rezistencë ndaj goditjeve termike, rezistencë ndaj korrozionit, Ka një sërë karakteristikash të shkëlqyera si rezistenca ndaj temperaturës së lartë dhe aktualisht është gjerësisht përdoret në hapësirën ajrore, gara, biomateriale dhe fusha të tjera si një lloj i ri materiali strukturor rezistent ndaj temperaturave të larta.Aktualisht, pengesa kryesore që hasin materialet e përbëra të brendshme C/C janë çështjet e kostos dhe industrializimit.
Ka shumë materiale të tjera që përdoren për të krijuar fusha termike.Grafiti i përforcuar me fibër karboni ka veti më të mira mekanike;megjithatë, është më i shtrenjtë dhe imponon kërkesa të tjera të projektimit.Karbidi i silikonit (SiC) është një material më i mirë se grafiti në shumë mënyra, por është shumë më i shtrenjtë dhe i vështirë për të prodhuar pjesë me vëllim të madh.Megjithatë, SiC përdoret shpesh si një shtresë CVD për të rritur jetëgjatësinë e pjesëve të grafitit të ekspozuara ndaj gazit agresiv të monoksidit të silikonit dhe gjithashtu për të reduktuar ndotjen nga grafiti.Veshja e dendur e karabit të silikonit CVD parandalon në mënyrë efektive ndotësit brenda materialit mikroporoz të grafitit që të arrijnë në sipërfaqe.
Tjetri është karboni CVD, i cili gjithashtu mund të formojë një shtresë të dendur në majë të pjesëve të grafitit.Materiale të tjera rezistente ndaj temperaturave të larta, të tilla si molibden ose materiale qeramike që janë të pajtueshme me mjedisin, mund të përdoren kur nuk ekziston rreziku i ndotjes së shkrirjes.Megjithatë, qeramika okside ka përshtatshmëri të kufizuar për kontakt të drejtpërdrejtë me materialet grafit në temperatura të larta, duke lënë shpesh pak alternativa nëse kërkohet izolim.Njëri është nitridi i borit gjashtëkëndor (ndonjëherë i quajtur grafit i bardhë për shkak të vetive të ngjashme), por ka veti të dobëta mekanike.Molibdeni është përgjithësisht i arsyeshëm për aplikime në temperatura të larta për shkak të kostos së tij të moderuar, difuzivitetit të ulët në kristalet e silikonit dhe koeficientit të ulët të ndarjes, rreth 5 × 108, i cili lejon njëfarë ndotjeje me molibden përpara se të shkatërrojë strukturën kristalore.
dy.Materialet termoizoluese të fushës
Materiali izolues më i përdorur është karboni i ndjerë në forma të ndryshme.Femra e karbonit është bërë nga fibra të holla që veprojnë si izolim termik sepse bllokojnë rrezatimin termik shumë herë në një distancë të shkurtër.Femra e butë e karbonit është endur në fletë relativisht të holla materiali, të cilat më pas priten në formën e dëshiruar dhe përkulen fort në një rreze të arsyeshme.Femra e kuruar përbëhet nga materiale të ngjashme me fibra, duke përdorur një lidhës që përmban karbon për të lidhur fibrat e shpërndara në një objekt më të fortë dhe elegant.Përdorimi i depozitimit kimik të avullit të karbonit në vend të lidhësve mund të përmirësojë vetitë mekanike të materialit.
Në mënyrë tipike, sipërfaqja e jashtme e ndjesisë së izoluar mbulohet me një shtresë të vazhdueshme grafiti ose fletë metalike për të reduktuar erozionin dhe konsumimin, si dhe ndotjen e grimcave.Ekzistojnë gjithashtu lloje të tjera të materialeve izoluese me bazë karboni, siç është shkuma e karbonit.Në përgjithësi, materialet e grafitizuara preferohen qartë sepse grafitizimi redukton shumë sipërfaqen e fibrës.Këto materiale me sipërfaqe të lartë lejojnë shumë më pak dalje të gazit dhe kërkojnë më pak kohë për ta tërhequr furrën në një vakum të duhur.Lloji tjetër është materiali i përbërë C/C, i cili ka karakteristika të jashtëzakonshme si pesha e lehtë, toleranca e lartë ndaj dëmtimeve dhe forca e lartë.Përdoret në fushat termike për të zëvendësuar pjesët e grafitit, gjë që redukton ndjeshëm frekuencën e zëvendësimit të pjesëve të grafitit dhe përmirëson cilësinë e një kristali dhe stabilitetin e prodhimit.
Sipas klasifikimit të lëndëve të para, ndjesia e karbonit mund të ndahet në ndjesi karboni me bazë poliakrilonitrili, ndjesi karboni me bazë viskozë dhe ndjesi karboni me bazë asfalti.
Festa e karbonit me bazë poliakrilonitrili ka një përmbajtje të madhe hiri dhe monofilamentet bëhen të brishtë pas trajtimit në temperaturë të lartë.Gjatë funksionimit, pluhuri prodhohet lehtësisht për të ndotur mjedisin e furrës.Në të njëjtën kohë, fibrat hyjnë lehtësisht në poret e njeriut dhe në rrugët e frymëmarrjes, duke shkaktuar dëm për shëndetin e njeriut;Femra karboni me bazë viskozë Ka veti të mira termoizoluese, është relativisht i butë pas trajtimit termik dhe ka më pak gjasa të prodhojë pluhur.Megjithatë, seksioni kryq i fijeve me bazë viskoze ka një formë të parregullt dhe ka shumë përrenj në sipërfaqen e fibrës, e cila është e lehtë për t'u formuar në prani të një atmosfere oksiduese në një furrë silikoni me një kristal Czochralski.Gazrat si CO2 shkaktojnë precipitimin e elementeve të oksigjenit dhe karbonit në materialet e silikonit me një kristal.Prodhuesit kryesorë përfshijnë SGL gjermane dhe kompani të tjera.Aktualisht, shamia e karbonit me bazë katrani është më e përdorura në industrinë e kristaleve gjysmëpërçuese dhe performanca e saj e izolimit termik është më e mirë se ajo e ndjesisë së karbonit ngjitës.Femra e karbonit me bazë çamçakëzi është inferiore, por ndjesia e karbonit me bazë asfalti ka pastërti më të lartë dhe emetim më të ulët pluhuri.Prodhuesit përfshijnë Japoninë Kureha Chemical, Osaka Gas, etj.
Meqenëse forma e ndjesisë së karbonit nuk është e fiksuar, është e papërshtatshme për të vepruar.Tani shumë kompani kanë zhvilluar një material të ri termoizolues të bazuar në ndjesinë e karbonit - shamia e karbonit të kuruar.Femra e karbonit të kuruar quhet gjithashtu ndjerë e fortë.Është një shami karboni që ka një formë dhe vetëqëndrueshmëri të caktuar pasi është ngopur me rrëshirë, laminohet, ngurtësohet dhe karbonizohet.
Cilësia e rritjes së silikonit me një kristal ndikohet drejtpërdrejt nga mjedisi i fushës termike dhe materialet izoluese të fibrave të karbonit luajnë një rol kyç në këtë mjedis.Femra e butë e izolimit termik me fibër karboni ende zë një avantazh të rëndësishëm në industrinë e gjysmëpërçuesve fotovoltaikë për shkak të avantazheve të tij në kosto, efektit të shkëlqyer të izolimit termik, dizajnit fleksibël dhe formës së personalizueshme.Përveç kësaj, izolimi i ngurtë me fibër karboni do të ketë hapësirë më të madhe për zhvillim në tregun e materialeve të fushës termike për shkak të forcës së tij të caktuar dhe funksionueshmërisë më të lartë.Ne jemi të përkushtuar ndaj kërkimit dhe zhvillimit në fushën e materialeve izoluese termike dhe optimizojmë vazhdimisht performancën e produktit për të promovuar prosperitetin dhe zhvillimin e industrisë së gjysmëpërçuesve fotovoltaikë.
Koha e postimit: Maj-15-2024