ነጠላ ክሪስታል የሲሊኮን እድገትን ጥራት የሚወስን አስፈላጊ ቁሳቁስ - የሙቀት መስክ

ነጠላ ክሪስታል ሲሊከን የማደግ ሂደት ሙሉ በሙሉ በሙቀት መስክ ውስጥ ይከናወናል. ጥሩ የሙቀት መስክ የክሪስታል ጥራትን ለማሻሻል ምቹ እና ከፍተኛ ክሪስታላይዜሽን ውጤታማነት አለው። የሙቀት መስክ ንድፍ በአብዛኛው በተለዋዋጭ የሙቀት መስክ ላይ ለውጦችን እና ለውጦችን ይወስናል. በምድጃው ክፍል ውስጥ ያለው የጋዝ ፍሰት እና በሙቀት መስክ ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉ ቁሳቁሶች ልዩነት የሙቀት መስክን የአገልግሎት ሕይወት በቀጥታ ይወስናሉ። ምክንያታዊ ባልሆነ መንገድ የተነደፈ የሙቀት መስክ የጥራት መስፈርቶችን የሚያሟሉ ክሪስታሎችን ለማምረት አስቸጋሪ ብቻ ሳይሆን በተወሰኑ የሂደት መስፈርቶች ሙሉ ነጠላ ክሪስታሎችን ማደግ አይችልም። ለዚህም ነው የCzochralski monocrystalline ሲሊከን ኢንዱስትሪ የሙቀት መስክ ዲዛይንን እንደ ዋና ቴክኖሎጂ የሚመለከተው እና በሙቀት መስክ ምርምር እና ልማት ውስጥ ትልቅ የሰው ኃይል እና የቁሳቁስ ሀብቶችን ያፈሰሰው።

የሙቀት ስርዓቱ ከተለያዩ የሙቀት መስክ ቁሳቁሶች የተዋቀረ ነው. በሙቀት መስክ ውስጥ ጥቅም ላይ የዋሉ ቁሳቁሶችን በአጭሩ ብቻ እናስተዋውቃለን. በሙቀት መስክ ውስጥ ያለውን የሙቀት መጠን ስርጭት እና በክሪስታል መሳብ ላይ ያለውን ተፅእኖ በተመለከተ እኛ እዚህ አንተነተንም። የሙቀት መስክ ቁሳቁስ ክሪስታል እድገትን የቫኩም እቶን ያመለክታል. በሴሚኮንዳክተር ማቅለጥ እና ክሪስታሎች ዙሪያ ተገቢውን የሙቀት ጨርቅ ለመፍጠር አስፈላጊ የሆኑት መዋቅራዊ እና በሙቀት የተሞሉ የክፍሉ ክፍሎች።

አንድ። የሙቀት መስክ መዋቅራዊ ቁሶች
ነጠላ ክሪስታል ሲሊከንን በ Czochralski ዘዴ ለማሳደግ መሰረታዊ ድጋፍ ሰጪ ቁሳቁስ ከፍተኛ-ንፅህና ግራፋይት ነው። በዘመናዊ ኢንዱስትሪ ውስጥ የግራፋይት ቁሳቁሶች በጣም ጠቃሚ ሚና ይጫወታሉ. ነጠላ ክሪስታል ሲሊከንን በ Czochralski ዘዴ በማዘጋጀት እንደ የሙቀት መስክ መዋቅራዊ ክፍሎች እንደ ማሞቂያዎች ፣ የመመሪያ ቱቦዎች ፣ ክሩክብልስ ፣ የኢንሱሌሽን ቱቦዎች እና ክሩክብል ትሪዎች ሊጠቀሙበት ይችላሉ።

የግራፋይት ቁሳቁስ በትልቅ ጥራዞች, በሂደት እና በከፍተኛ የሙቀት መከላከያ ባህሪያት ለመዘጋጀት ቀላል በመሆኑ ተመርጧል. በአልማዝ ወይም በግራፋይት መልክ ያለው ካርቦን ከማንኛውም ንጥረ ነገር ወይም ውህድ የበለጠ ከፍተኛ የማቅለጫ ነጥብ አለው። የግራፋይት ቁሳቁስ በጣም ጠንካራ ነው ፣ በተለይም በከፍተኛ ሙቀት ፣ እና የኤሌክትሪክ እና የሙቀት መቆጣጠሪያው እንዲሁ በጣም ጥሩ ነው። የኤሌትሪክ ኮንዳክሽኑ እንደ ማሞቂያ ቁሳቁስ ተስማሚ ያደርገዋል, እና በማሞቂያው የሚመነጨውን ሙቀትን ወደ ክሩብል እና ሌሎች የሙቀት መስኩ ክፍሎች በእኩል መጠን የሚያሰራጭ አጥጋቢ የሙቀት ማስተላለፊያ (thermal conductivity) አለው. ነገር ግን, በከፍተኛ ሙቀት, በተለይም በረጅም ርቀት, ዋናው የሙቀት ማስተላለፊያ ዘዴ ጨረር ነው.

ግራፋይት ክፍሎች መጀመሪያ extrusion ወይም isostatic ጥሩ carbonaceous ቅንጣቶች አንድ ጠራዥ ጋር የተቀላቀለበት በመጫን የተፈጠሩ ናቸው. ከፍተኛ ጥራት ያላቸው ግራፋይት ክፍሎች ብዙውን ጊዜ በ isostatically ተጭነዋል። ሙሉው ክፍል በመጀመሪያ ካርቦንዳይዝድ እና ከዚያም ግራፊቲዝድ በከፍተኛ የሙቀት መጠን ወደ 3000 ° ሴ. ከሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ መስፈርቶች ጋር የሚጣጣሙ የብረት ብክለትን ለማስወገድ ከእነዚህ ሞኖሊቶች የተሠሩ ክፍሎች ብዙውን ጊዜ ክሎሪን በያዘ ከባቢ አየር ውስጥ በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ ይጸዳሉ። ነገር ግን, በተገቢው የመንጻት ሁኔታ እንኳን, የብረት ብክለት ደረጃዎች በሲሊኮን ነጠላ ክሪስታል ቁሳቁሶች ከሚፈቀደው በላይ ከፍተኛ መጠን ያላቸው ትዕዛዞች ናቸው. ስለዚህ የእነዚህ ንጥረ ነገሮች ብክለት ወደ ማቅለጫው ወይም ክሪስታል ወለል ውስጥ እንዳይገባ ለመከላከል በሙቀት መስክ ዲዛይን ላይ ጥንቃቄ መደረግ አለበት.

የግራፋይት ቁሳቁስ በትንሹ ሊተላለፍ የሚችል ነው፣ ይህም በውስጡ የሚቀረው ብረት በቀላሉ ወደ ላይ እንዲደርስ ያስችላል። በተጨማሪም በግራፋይት ወለል ዙሪያ ባለው የጽዳት ጋዝ ውስጥ የሚገኘው የሲሊኮን ሞኖክሳይድ ወደ አብዛኛዎቹ ቁሳቁሶች ዘልቆ በመግባት ምላሽ መስጠት ይችላል።

ቀደምት ነጠላ ክሪስታል የሲሊኮን እቶን ማሞቂያዎች እንደ ቱንግስተን እና ሞሊብዲነም ካሉ የማጣቀሻ ብረቶች የተሠሩ ነበሩ። የግራፍ ማቀነባበሪያ ቴክኖሎጂ እያደገ ሲሄድ በግራፋይት ክፍሎች መካከል ያለው ግንኙነት የኤሌክትሪክ ባህሪያት የተረጋጋ ይሆናል, እና ነጠላ ክሪስታል የሲሊኮን ምድጃ ማሞቂያዎች ቱንግስተን እና ሞሊብዲነም እና ሌሎች የቁሳቁስ ማሞቂያዎችን ሙሉ በሙሉ ተክተዋል. በአሁኑ ጊዜ በስፋት ጥቅም ላይ የዋለው ግራፋይት ቁሳቁስ ኢሶስታቲክ ግራፋይት ነው። ሴሚሴራ ከፍተኛ ጥራት ባለው isostatically ተጭኖ ግራፋይት ቁሳቁሶችን ሊያቀርብ ይችላል።

በ Czochralski ነጠላ ክሪስታል የሲሊኮን ምድጃዎች ውስጥ ፣ ሲ / ሲ የተቀናበሩ ቁሳቁሶች አንዳንድ ጊዜ ጥቅም ላይ ይውላሉ ፣ እና አሁን ቦልቶች ፣ ለውዝ ፣ ክሩክብልስ ፣ ተሸካሚ ሳህኖች እና ሌሎች አካላት ለማምረት ያገለግላሉ ። ካርቦን / ካርቦን (ሲ / ሲ) የተዋሃዱ ቁሳቁሶች የካርቦን ፋይበር የተጠናከረ የካርበን-ተኮር ድብልቅ እቃዎች ናቸው. እነሱ ከፍተኛ ልዩ ጥንካሬ ፣ ከፍተኛ ልዩ ሞጁሎች ፣ ዝቅተኛ የሙቀት ማስፋፊያ ቅንጅት ፣ ጥሩ የኤሌክትሪክ ምቹነት ፣ ትልቅ ስብራት ጥንካሬ ፣ አነስተኛ የተወሰነ የስበት ኃይል ፣ የሙቀት ድንጋጤ የመቋቋም ፣ የዝገት መቋቋም ፣ እንደ ከፍተኛ የሙቀት መቋቋም ያሉ ተከታታይ ምርጥ ባህሪዎች አሉት እና በአሁኑ ጊዜ በሰፊው ይገኛል። በኤሮስፔስ፣ እሽቅድምድም፣ ባዮሜትሪያል እና ሌሎች መስኮች እንደ አዲስ አይነት ከፍተኛ ሙቀትን የሚቋቋም መዋቅራዊ ቁሳቁስ። በአሁኑ ወቅት በአገር ውስጥ ሲ/ሲ የተዋሃዱ ቁሳቁሶች ያጋጠሙት ዋነኛው ማነቆ የወጪና የኢንደስትሪ ልማት ጉዳዮች ነው።

የሙቀት መስኮችን ለመፍጠር የሚያገለግሉ ሌሎች ብዙ ቁሳቁሶች አሉ. የካርቦን ፋይበር የተጠናከረ ግራፋይት የተሻሉ ሜካኒካዊ ባህሪያት አሉት; ይሁን እንጂ በጣም ውድ ነው እና ሌሎች የንድፍ መስፈርቶችን ያስገድዳል. ሲሊኮን ካርቦይድ (ሲሲ) በብዙ መንገዶች ከግራፋይት የተሻለ ቁሳቁስ ነው, ነገር ግን በጣም ውድ እና ትልቅ መጠን ያላቸውን ክፍሎች ለመሥራት አስቸጋሪ ነው. ይሁን እንጂ ሲሲ ብዙ ጊዜ እንደ ሲቪዲ ሽፋን ጥቅም ላይ የሚውለው ለጨካኝ ሲሊኮን ሞኖክሳይድ ጋዝ የተጋለጡትን የግራፍ ክፍሎችን ህይወት ለመጨመር እና እንዲሁም ከግራፋይት ብክለትን ለመቀነስ ነው። ጥቅጥቅ ያለ የሲቪዲ ሲሊከን ካርቦይድ ሽፋን በማይክሮፖረስ ግራፋይት ቁስ ውስጥ ያሉ ብከላዎች ወደ ላይ እንዳይደርሱ በትክክል ይከላከላል።

ሌላው የሲቪዲ ካርቦን ነው, እሱም በግራፍ ክፍሎች ላይ ጥቅጥቅ ያለ ሽፋን ይፈጥራል. ከአካባቢው ጋር የሚጣጣሙ እንደ ሞሊብዲነም ወይም ሴራሚክስ ያሉ ሌሎች ከፍተኛ ሙቀትን የሚከላከሉ ቁሳቁሶች ማቅለጥ የመበከል አደጋ በማይኖርበት ጊዜ ጥቅም ላይ ሊውሉ ይችላሉ. ይሁን እንጂ ኦክሳይድ ሴራሚክስ በከፍተኛ ሙቀት ከግራፋይት ቁሶች ጋር ቀጥተኛ ግንኙነት ለማድረግ የተገደበ ነው, ብዙውን ጊዜ መከላከያ ካስፈለገ ብዙ አማራጮችን ይተዋል. አንደኛው ባለ ስድስት ጎን ቦሮን ናይትራይድ (አንዳንድ ጊዜ በተመሳሳዩ ባህሪያት ምክንያት ነጭ ግራፋይት ይባላል) ነገር ግን ደካማ ሜካኒካል ባህሪያት አሉት. ሞሊብዲነም በአጠቃላይ ለከፍተኛ ሙቀት አፕሊኬሽኖች ምክንያታዊ ነው ምክንያቱም መካከለኛ ወጪው ፣ በሲሊኮን ክሪስታሎች ውስጥ ያለው ዝቅተኛ ስርጭት እና ዝቅተኛ የመለያየት መጠን 5 × 108 ፣ ይህም ክሪስታል አወቃቀሩን ከማጥፋቱ በፊት የተወሰነ የሞሊብዲነም ብክለት እንዲኖር ያስችላል።

ሁለት። የሙቀት መስክ መከላከያ ቁሳቁሶች
በብዛት ጥቅም ላይ የሚውለው የሙቀት መከላከያ ቁሳቁስ በተለያየ መልኩ የሚሰማው ካርቦን ነው። የካርቦን ስሜት በአጭር ርቀት ውስጥ ብዙ ጊዜ የሙቀት ጨረሮችን ስለሚዘጋ እንደ የሙቀት መከላከያ ከሚሠሩ ቀጭን ፋይበርዎች የተሰራ ነው። ለስላሳ የካርበን ስሜት በአንጻራዊ ሁኔታ ቀጭን በሆኑ ነገሮች ላይ ተጣብቋል, ከዚያም ወደሚፈለገው ቅርጽ ተቆርጦ ወደ ምክንያታዊ ራዲየስ በጥብቅ ይጣበቃል. የተስተካከለ ስሜት ከተመሳሳይ የፋይበር ቁሶች የተዋቀረ ነው፣ የተበተኑትን ቃጫዎች ወደ ጠንካራ እና የሚያምር ነገር ለማገናኘት ካርቦን የያዘ ማሰሪያን በመጠቀም። ከማያያዣዎች ይልቅ የካርቦን ኬሚካላዊ የእንፋሎት ክምችት መጠቀም የቁሳቁስን ሜካኒካል ባህሪያት ያሻሽላል።

በተለምዶ፣ የኢንሱሌሽን የተዳከመ ስሜት ያለው ውጫዊ ገጽታ የአፈር መሸርሸርን እና መበስበስን እንዲሁም የብክለት ብክለትን ለመቀነስ ቀጣይነት ባለው የግራፋይት ሽፋን ወይም ፎይል ተሸፍኗል። እንደ ካርቦን አረፋ ያሉ ሌሎች የካርቦን-ተኮር መከላከያ ቁሳቁሶችም አሉ። በአጠቃላይ, ግራፊቲዝድ እቃዎች የቃጫውን ገጽታ በእጅጉ ስለሚቀንስ ግራፊቲዝድ በግልጽ ይመረጣል. እነዚህ ከፍተኛ የገጽታ ማቴሪያሎች የጋዝ መጨናነቅን በእጅጉ የሚፈቅዱ እና ምድጃውን ወደ ትክክለኛው ክፍተት ለመሳብ ትንሽ ጊዜ ይወስዳሉ። ሌላው ዓይነት ደግሞ እንደ ቀላል ክብደት፣ ከፍተኛ ጉዳት መቻቻል እና ከፍተኛ ጥንካሬ ያሉ ድንቅ ባህሪያት ያለው የ C/C የተቀናጀ ቁሳቁስ ነው። የግራፍ ክፍሎችን ለመተካት በሙቀት መስኮች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል ፣ ይህም የግራፍ ክፍሎችን የመተካት ድግግሞሽ በእጅጉ የሚቀንስ እና ነጠላ ክሪስታል ጥራት እና የምርት መረጋጋትን ያሻሽላል።

እንደ ጥሬ ዕቃዎች ምደባ ፣ የካርቦን ስሜት በ polyacrylonitrile ላይ የተመሠረተ የካርቦን ስሜት ፣ ቪስኮስ ላይ የተመሠረተ የካርቦን ስሜት እና አስፋልት ላይ የተመሠረተ የካርቦን ስሜት ሊከፋፈል ይችላል።

በፖሊacrylonitrile ላይ የተመሰረተ የካርቦን ስሜት ትልቅ አመድ ይዘት አለው, እና ሞኖፊላዎች ከፍተኛ ሙቀት ካደረጉ በኋላ ይሰባበራሉ. በሚሠራበት ጊዜ የምድጃውን አካባቢ ለመበከል አቧራ በቀላሉ ይመረታል. በተመሳሳይ ጊዜ ቃጫዎቹ በቀላሉ ወደ ሰው ቀዳዳዎች እና የመተንፈሻ ቱቦዎች ውስጥ ይገባሉ, በሰው ጤና ላይ ጉዳት ያደርሳሉ; viscose-based carbon felt ጥሩ የሙቀት መከላከያ ባህሪያት አለው, ከሙቀት ሕክምና በኋላ በአንጻራዊነት ለስላሳ ነው, እና አቧራ የመፍጠር ዕድሉ አነስተኛ ነው. ይሁን እንጂ በቪስኮስ ላይ የተመሰረቱ ክሮች መስቀለኛ መንገድ መደበኛ ያልሆነ ቅርጽ አለው እና በቃጫው ወለል ላይ ብዙ ሸለቆዎች አሉ, ይህም በ Czochralski ነጠላ ክሪስታል የሲሊኮን ምድጃ ውስጥ ኦክሳይድ ከባቢ አየር ውስጥ ለመፍጠር ቀላል ነው. እንደ CO2 ያሉ ጋዞች በአንድ ክሪስታል የሲሊኮን ቁሶች ውስጥ የኦክስጂን እና የካርቦን ንጥረ ነገሮችን ዝናብ ያስከትላሉ። ዋናዎቹ አምራቾች የጀርመን SGL እና ሌሎች ኩባንያዎችን ያካትታሉ. በአሁኑ ጊዜ በሴሚኮንዳክተር ነጠላ ክሪስታል ኢንደስትሪ ውስጥ በብዛት ጥቅም ላይ የሚውለው በፒን ላይ የተመሰረተ የካርበን ስሜት ነው፣ እና የሙቀት መከላከያ አፈፃፀሙ ከተጣበቀ የካርቦን ስሜት የተሻለ ነው። በድድ ላይ የተመሰረተ የካርቦን ስሜት ዝቅተኛ ነው፣ ነገር ግን በአስፋልት ላይ የተመሰረተ የካርቦን ስሜት ከፍተኛ ንፅህና እና ዝቅተኛ የአቧራ ልቀት አለው። አምራቾች የጃፓን ኩሬሃ ኬሚካል፣ ኦሳካ ጋዝ፣ ወዘተ.

የካርቦን ቅርጽ ያልተስተካከሉ ስለሆነ ለመሥራት የማይመች ነው. አሁን ብዙ ኩባንያዎች በካርቦን ላይ የተመሠረተ አዲስ የሙቀት መከላከያ ቁሳቁስ ሠርተዋል - የተስተካከለ የካርቦን ስሜት። የታከመ የካርቦን ስሜት ጠንካራ ስሜት ተብሎም ይጠራል። በሬንጅ ፣ በተነባበረ ፣ በተጠናከረ እና በካርቦን ከተመረተ በኋላ የተወሰነ ቅርፅ ያለው እና እራሱን የሚደግፍ የካርቦን ስሜት ነው።

የነጠላ ክሪስታል ሲሊከን የእድገት ጥራት በሙቀት መስክ አካባቢ በቀጥታ ይጎዳል, እና የካርቦን ፋይበር መከላከያ ቁሳቁሶች በዚህ አካባቢ ውስጥ ቁልፍ ሚና ይጫወታሉ. የካርቦን ፋይበር የሙቀት መከላከያ ለስላሳ ስሜት አሁንም በፎቶቮልታይክ ሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ውስጥ ከፍተኛ ጥቅም አለው ምክንያቱም በዋጋ ጥቅሞቹ ፣ እጅግ በጣም ጥሩ የሙቀት መከላከያ ውጤት ፣ ተለዋዋጭ ዲዛይን እና ሊበጅ የሚችል ቅርፅ። በተጨማሪም የካርቦን ፋይበር ግትር ኢንሱሌሽን በተወሰነ ጥንካሬ እና ከፍተኛ አተገባበር ምክንያት በሙቀት መስክ ቁሳቁስ ገበያ ውስጥ ለልማት ትልቅ ቦታ ይኖረዋል። በሙቀት መከላከያ ቁሳቁሶች መስክ ምርምር እና ልማት እና የፎቶቮልታይክ ሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ብልጽግናን እና ልማትን ለማሳደግ የምርት አፈፃፀምን ያለማቋረጥ ለማመቻቸት ቆርጠናል ።