Il-proċess tat-tkabbir tas-silikon tal-kristall wieħed jitwettaq kompletament fil-qasam termali. Qasam termali tajjeb iwassal għat-titjib tal-kwalità tal-kristall u għandu effiċjenza għolja ta 'kristallizzazzjoni. Id-disinn tal-qasam termali fil-biċċa l-kbira jiddetermina l-bidliet u l-bidliet fil-gradjenti tat-temperatura fil-qasam termali dinamiku. Il-fluss tal-gass fil-kamra tal-forn u d-differenza fil-materjali użati fil-qasam termali jiddeterminaw direttament il-ħajja tas-servizz tal-qasam termali. Qasam termali ddisinjat b'mod mhux raġonevoli mhux biss jagħmilha diffiċli biex jikbru kristalli li jissodisfaw ir-rekwiżiti ta 'kwalità, iżda wkoll ma jistgħux jikbru kristalli singoli kompluti taħt ċerti rekwiżiti tal-proċess. Dan huwa għaliex l-industrija tas-silikon monokristallin Czochralski tqis id-disinn tal-kamp termali bħala t-teknoloġija ewlenija u tinvesti ħaddiema enormi u riżorsi materjali fir-riċerka u l-iżvilupp tal-qasam termali.
Is-sistema termali hija magħmula minn diversi materjali tal-kamp termali. Aħna se nintroduċu biss fil-qosor il-materjali użati fil-qasam termali. Fir-rigward tad-distribuzzjoni tat-temperatura fil-qasam termali u l-impatt tagħha fuq il-ġbid tal-kristall, mhux se janalizzawh hawn. Il-materjal tal-kamp termali jirreferi għall-forn tal-vakwu tat-tkabbir tal-kristall. Porzjonijiet strutturali u iżolati termalment tal-kamra, li huma essenzjali biex jinħoloq id-drapp tat-temperatura xierqa madwar it-tidwib tas-semikondutturi u l-kristalli.
wieħed. materjali strutturali tal-kamp termali
Il-materjal bażiku ta 'appoġġ għat-tkabbir tas-silikon ta' kristall wieħed bil-metodu Czochralski huwa grafita ta 'purità għolja. Materjali tal-grafita għandhom rwol importanti ħafna fl-industrija moderna. Fil-preparazzjoni tas-silikon tal-kristall wieħed bil-metodu Czochralski, jistgħu jintużaw bħala komponenti strutturali tal-kamp termali bħal ħiters, tubi ta 'gwida, griġjoli, tubi ta' insulazzjoni, u trejs tal-griġjol.
Il-materjal tal-grafita ġie magħżul minħabba l-faċilità tiegħu ta 'preparazzjoni f'volumi kbar, proċessabilità u proprjetajiet ta' reżistenza għat-temperatura għolja. Il-karbonju fil-forma ta 'djamant jew grafita għandu punt ta' tidwib ogħla minn kwalunkwe element jew kompost. Materjal tal-grafita huwa pjuttost qawwi, speċjalment f'temperaturi għoljin, u l-konduttività elettrika u termali tiegħu hija wkoll pjuttost tajba. Il-konduttività elettrika tagħha tagħmilha adattata bħala materjal tal-heater, u għandha konduttività termali sodisfaċenti li tista 'tqassam b'mod ugwali s-sħana ġġenerata mill-heater għall-griġjol u partijiet oħra tal-kamp termali. Madankollu, f'temperaturi għoljin, speċjalment fuq distanzi twal, il-mod ewlieni tat-trasferiment tas-sħana huwa r-radjazzjoni.
Partijiet tal-grafita huma inizjalment iffurmati permezz ta 'estrużjoni jew ippressar iżostatiku ta' partiċelli karboniċi fini mħallta ma 'binder. Partijiet tal-grafita ta 'kwalità għolja huma ġeneralment ippressati b'mod iżostatiku. Il-biċċa kollha hija l-ewwel karbonizzata u mbagħad grafitizzata f'temperaturi għoljin ħafna, qrib it-3000°C. Partijiet bil-makna minn dawn il-monoliti ħafna drabi jiġu ppurifikati f'atmosfera li fiha l-kloru f'temperaturi għoljin biex titneħħa l-kontaminazzjoni tal-metall biex jikkonformaw mar-rekwiżiti tal-industrija tas-semikondutturi. Madankollu, anki bi purifikazzjoni xierqa, il-livelli ta 'kontaminazzjoni tal-metall huma ordnijiet ta' kobor ogħla milli permess minn materjali ta 'kristall wieħed tas-silikon. Għalhekk, għandha tingħata attenzjoni fid-disinn tal-kamp termali biex tiġi evitata l-kontaminazzjoni ta 'dawn il-komponenti milli jidħlu fil-wiċċ tat-tidwib jew tal-kristall.
Materjal tal-grafita huwa kemmxejn permeabbli, li jippermetti li l-metall li jifdal ġewwa jilħaq faċilment il-wiċċ. Barra minn hekk, il-monossidu tas-silikon preżenti fil-gass tat-tindif madwar il-wiċċ tal-grafita jista 'jippenetra fil-fond fil-biċċa l-kbira tal-materjali u jirreaġixxi.
Il-ħiters tal-forn tas-silikon tal-kristall wieħed bikrija kienu magħmula minn metalli refrattorji bħal tungstenu u molibdenu. Hekk kif it-teknoloġija tal-ipproċessar tal-grafita timmatura, il-proprjetajiet elettriċi tal-konnessjonijiet bejn il-komponenti tal-grafita jsiru stabbli, u l-ħiters tal-forn tas-silikon tal-kristall wieħed issostitwixxu kompletament it-tungstenu u l-molibdenu u ħiters ta 'materjal ieħor. Il-materjal tal-grafita l-aktar użat fil-preżent huwa l-grafita iżostatika. semicera jistgħu jipprovdu materjali tal-grafita ippressat iżostatikament ta ' kwalità għolja.
Fil-fran tas-silikon tal-kristall wieħed Czochralski, xi kultant jintużaw materjali komposti C/C, u issa qed jintużaw biex jimmanifatturaw boltijiet, ġewż, griġjoli, pjanċi li jifilħu t-tagħbija u komponenti oħra. Materjali komposti tal-karbonju/karbonju (c/c) huma materjali komposti bbażati fuq il-karbonju rinfurzati bil-fibra tal-karbonju. Għandhom qawwa speċifika għolja, modulu speċifiku għoli, koeffiċjent ta 'espansjoni termali baxx, konduttività elettrika tajba, toughness kbir għall-ksur, gravità speċifika baxxa, reżistenza għal xokk termali, reżistenza għall-korrużjoni, Għandu serje ta' proprjetajiet eċċellenti bħal reżistenza għat-temperatura għolja u bħalissa huwa wiesa ' użat fl-ajruspazju, tlielaq, bijomaterjali u oqsma oħra bħala tip ġdid ta 'materjal strutturali reżistenti għal temperatura għolja. Fil-preżent, il-konġestjoni ewlenija li jiltaqgħu magħhom materjali komposti C/C domestiċi hija kwistjonijiet ta 'spejjeż u industrijalizzazzjoni.
Hemm ħafna materjali oħra użati biex jinħolqu oqsma termali. Il-grafita rinfurzata bil-fibra tal-karbonju għandha proprjetajiet mekkaniċi aħjar; madankollu, huwa aktar għali u jimponi rekwiżiti oħra tad-disinn. Il-karbur tas-silikon (SiC) huwa materjal aħjar mill-grafita f'ħafna modi, iżda huwa ħafna aktar għali u diffiċli biex jiġu ffabbrikati partijiet ta 'volum kbir. Madankollu, SiC ħafna drabi jintuża bħala kisi CVD biex iżid il-ħajja tal-partijiet tal-grafita esposti għal gass aggressiv tal-monossidu tas-silikon u wkoll biex titnaqqas il-kontaminazzjoni mill-grafita. Il-kisja densa tal-karbur tas-silikon CVD tipprevjeni b'mod effettiv il-kontaminanti ġewwa l-materjal tal-grafita mikroporuża milli jaslu sal-wiċċ.
L-ieħor huwa karbonju CVD, li jista 'wkoll jifforma saff dens fuq partijiet tal-grafita. Materjali oħra reżistenti għat-temperatura għolja, bħall-molibdenu jew materjali taċ-ċeramika li huma kompatibbli mal-ambjent, jistgħu jintużaw fejn ma jkun hemm l-ebda riskju ta 'kontaminazzjoni tat-tidwib. Madankollu, iċ-ċeramika tal-ossidu għandha adattabilità limitata għal kuntatt dirett ma 'materjali tal-grafita f'temperaturi għoljin, ħafna drabi tħalli ftit alternattivi jekk tkun meħtieġa insulazzjoni. Wieħed huwa nitrur tal-boron eżagonali (xi kultant imsejjaħ grafit abjad minħabba proprjetajiet simili), iżda għandu proprjetajiet mekkaniċi fqar. Il-molibdenu huwa ġeneralment raġonevoli għal applikazzjonijiet ta 'temperatura għolja minħabba l-ispiża moderata tiegħu, id-diffusività baxxa fil-kristalli tas-silikon, u l-koeffiċjent ta' segregazzjoni baxx, madwar 5 × 108, li jippermetti xi kontaminazzjoni tal-molibdenu qabel ma teqred l-istruttura tal-kristall.
tnejn. Materjali ta 'insulazzjoni tal-kamp termali
Il-materjal ta 'insulazzjoni l-aktar użat huwa l-karbonju feltru f'diversi forom. Il-feltru tal-karbonju huwa magħmul minn fibri rqaq li jaġixxu bħala insulazzjoni termali minħabba li jimblukkaw ir-radjazzjoni termali ħafna drabi fuq distanza qasira. Il-feltru tal-karbonju artab huwa minsuġ f'folji relattivament irqaq ta 'materjal, li mbagħad jinqatgħu fil-forma mixtieqa u mgħawġa sewwa għal raġġ raġonevoli. Il-feltru vulkanizzat huwa magħmul minn materjali tal-fibra simili, bl-użu ta 'binder li fih il-karbonju biex jgħaqqad il-fibri mxerrda f'oġġett aktar solidu u stylish. L-użu tad-depożizzjoni kimika tal-fwar tal-karbonju minflok il-legaturi jista 'jtejjeb il-proprjetajiet mekkaniċi tal-materjal.
Tipikament, il-wiċċ ta 'barra tal-felt vulkanizzat iżolanti huwa miksi b'kisja tal-grafita kontinwa jew fojl biex titnaqqas l-erożjoni u l-użu kif ukoll il-kontaminazzjoni tal-partikuli. Jeżistu wkoll tipi oħra ta 'materjali ta' insulazzjoni bbażati fuq il-karbonju, bħal fowm tal-karbonju. B'mod ġenerali, materjali grafitizzati huma preferuti b'mod ċar minħabba li l-grafitizzazzjoni tnaqqas ħafna l-erja tal-wiċċ tal-fibra. Dawn il-materjali ta 'superfiċje għolja jippermettu ħafna inqas ħruġ ta' gass u jieħdu inqas ħin biex jiġbdu l-forn għal vakwu xieraq. It-tip l-ieħor huwa materjal kompost C/C, li għandu karatteristiċi pendenti bħal piż ħafif, tolleranza għolja għall-ħsara, u qawwa għolja. Użat f'oqsma termali biex jissostitwixxi partijiet tal-grafita, li tnaqqas b'mod sinifikanti l-frekwenza ta 'sostituzzjoni ta' partijiet tal-grafita u ttejjeb il-kwalità tal-kristall wieħed u l-istabbiltà tal-produzzjoni.
Skont il-klassifikazzjoni tal-materja prima, il-feltru tal-karbonju jista 'jinqasam f'feltru tal-karbonju bbażat fuq polyacrylonitrile, feltru tal-karbonju bbażat fuq il-viscose, u feltru tal-karbonju bbażat fuq l-asfalt.
Il-feltru tal-karbonju bbażat fuq polyacrylonitrile għandu kontenut kbir ta 'rmied, u l-monofilamenti jsiru fraġli wara trattament b'temperatura għolja. Waqt it-tħaddim, it-trab jiġi prodott faċilment biex iħammeġ l-ambjent tal-forn. Fl-istess ħin, il-fibri faċilment jidħlu fil-pori umani u fil-passaġġi respiratorji, li jikkawżaw ħsara lis-saħħa tal-bniedem; Feltru tal-karbonju bbażat fuq il-viscose Għandu proprjetajiet ta 'insulazzjoni termali tajba, huwa relattivament artab wara t-trattament bis-sħana, u huwa inqas probabbli li jipproduċi trab. Madankollu, is-sezzjoni trasversali tal-fergħat ibbażati fuq il-viscose għandha forma irregolari u hemm ħafna ravines fuq il-wiċċ tal-fibra, li hija faċli biex tifforma fil-preżenza ta 'atmosfera ossidanti f'forn tas-silikon tal-kristall wieħed Czochralski. Gassijiet bħas-CO2 jikkawżaw il-preċipitazzjoni ta 'ossiġnu u elementi tal-karbonju f'materjali tas-silikon ta' kristall wieħed. Il-manifatturi ewlenin jinkludu SGL Ġermaniż u kumpaniji oħra. Fil-preżent, il-feltru tal-karbonju bbażat fuq iż-żift huwa l-aktar użat fl-industrija tal-kristall wieħed tas-semikondutturi, u l-prestazzjoni tal-insulazzjoni termali tiegħu hija aħjar minn dik tal-feltru tal-karbonju li jwaħħal. Il-feltru tal-karbonju bbażat fuq il-gomma huwa inferjuri, iżda l-feltru tal-karbonju bbażat fuq l-asfalt għandu purità ogħla u emissjoni ta 'trab aktar baxxa. Il-manifatturi jinkludu Kureha Chemical tal-Ġappun, Osaka Gas, eċċ.
Peress li l-forma tal-feltru tal-karbonju mhix fissa, huwa inkonvenjenti li topera. Issa ħafna kumpaniji żviluppaw materjal ġdid ta 'insulazzjoni termali bbażat fuq feltru tal-karbonju - feltru tal-karbonju vulkanizzat. Il-feltru tal-karbonju vulkanizzat jissejjaħ ukoll feltru iebes. Huwa feltru tal-karbonju li għandu ċertu forma u awtosostenibbiltà wara li jkun mimli bir-reżina, laminat, solidifikat u karbonizzat.
Il-kwalità tat-tkabbir tas-silikon tal-kristall wieħed hija affettwata direttament mill-ambjent tal-kamp termali, u l-materjali tal-insulazzjoni tal-fibra tal-karbonju għandhom rwol ewlieni f'dan l-ambjent. Il-feltru artab ta 'insulazzjoni termali tal-fibra tal-karbonju għadu jokkupa vantaġġ sinifikanti fl-industrija tas-semikondutturi fotovoltajċi minħabba l-vantaġġi tal-ispiża tiegħu, effett eċċellenti ta' insulazzjoni termali, disinn flessibbli u forma customizable. Barra minn hekk, il-feltru ta 'insulazzjoni riġida tal-fibra tal-karbonju se jkollu spazju akbar għall-iżvilupp fis-suq tal-materjal tal-kamp termali minħabba ċerta saħħa u operabilità ogħla tiegħu. Aħna impenjati għar-riċerka u l-iżvilupp fil-qasam tal-materjali ta 'insulazzjoni termali u nottimizzaw kontinwament il-prestazzjoni tal-prodott biex nippromwovu l-prosperità u l-iżvilupp tal-industrija tas-semikondutturi fotovoltajċi.
Ħin tal-post: Mejju-15-2024