Die groeiproses van monokristallyne silikon word volledig in die termiese veld uitgevoer. 'n Goeie termiese veld is bevorderlik vir die verbetering van die kwaliteit van kristalle en het 'n hoër kristallisasie-doeltreffendheid. Die ontwerp van die termiese veld bepaal grootliks die veranderinge in temperatuurgradiënte in die dinamiese termiese veld en die vloei van gas in die oondkamer. Die verskil in die materiale wat in die termiese veld gebruik word, bepaal direk die lewensduur van die termiese veld. ’n Onredelike termiese veld is nie net moeilik om kristalle te kweek wat aan gehaltevereistes voldoen nie, maar kan ook nie volledig monokristallyn groei onder sekere prosesvereistes nie. Dit is hoekom die direkte-trek monokristallyne silikonbedryf termiese veldontwerp as die mees kerntegnologie beskou en groot mannekrag en materiaalbronne in termiese veldnavorsing en -ontwikkeling belê.
Die termiese stelsel bestaan uit verskeie termiese veldmateriale. Ons stel net kortliks die materiale wat in die termiese veld gebruik word, bekend. Wat die temperatuurverspreiding in die termiese veld en die impak daarvan op kristaltrekking betref, sal ons dit nie hier ontleed nie. Die termiese veld materiaal verwys na die struktuur en termiese isolasie deel in die vakuum oond kamer van kristal groei, wat noodsaaklik is vir die skep van 'n toepaslike temperatuur verspreiding rondom die halfgeleier smelt en kristal.
1. Termiese veldstruktuurmateriaal
Die basiese ondersteuningsmateriaal vir die direkte-trek-metode om monokristallyne silikon te laat groei, is hoë-suiwer grafiet. Grafietmateriale speel 'n baie belangrike rol in die moderne industrie. Hulle kan gebruik word as hitteveld strukturele komponente soosverwarmers, leibuise, smeltkroeë, isolasiebuise, smeltkroesbakke, ens. in die voorbereiding van monokristallyne silikon deur die Czochralski-metode.
Grafiet materialeword gekies omdat dit maklik is om in groot volumes voor te berei, verwerk kan word en bestand is teen hoë temperature. Koolstof in die vorm van diamant of grafiet het 'n hoër smeltpunt as enige element of verbinding. Grafietmateriale is redelik sterk, veral by hoë temperature, en hul elektriese en termiese geleidingsvermoë is ook redelik goed. Sy elektriese geleidingsvermoë maak dit geskik as 'nverwarmermateriaal. Dit het 'n bevredigende termiese geleidingskoëffisiënt, wat toelaat dat die hitte wat deur die verwarmer gegenereer word eweredig na die smeltkroes en ander dele van die hitteveld versprei word. By hoë temperature, veral oor lang afstande, is die belangrikste hitte-oordragmodus egter straling.
Grafietdele word aanvanklik gemaak van fyn koolstofhoudende deeltjies gemeng met 'n bindmiddel en gevorm deur ekstrusie of isostatiese persing. Grafietonderdele van hoë gehalte word gewoonlik isostaties gedruk. Die hele stuk word eers gekarboniseer en dan gegrafitiseer teen baie hoë temperature, naby 3000°C. Die dele wat van hierdie heel stukke verwerk word, word gewoonlik in 'n chloorbevattende atmosfeer by hoë temperature gesuiwer om metaalbesoedeling te verwyder om aan die vereistes van die halfgeleierbedryf te voldoen. Selfs na behoorlike suiwering is die vlak van metaalbesoedeling egter verskeie ordes hoër as wat toegelaat word vir silikon monokristallyne materiale. Daarom moet sorg gedra word in die termiese veldontwerp om te verhoed dat kontaminasie van hierdie komponente die smelt- of kristaloppervlak binnedring.
Grafietmateriaal is effens deurlaatbaar, wat dit maklik maak vir die oorblywende metaal binne om die oppervlak te bereik. Daarbenewens kan die silikonmonoksied wat in die suiweringsgas om die grafietoppervlak voorkom, in die meeste materiale binnedring en reageer.
Vroeë monokristallyne silikon-oondverwarmers is gemaak van vuurvaste metale soos wolfram en molibdeen. Met die toenemende volwassenheid van grafietverwerkingstegnologie het die elektriese eienskappe van die verbinding tussen grafietkomponente stabiel geword, en monokristallyne silikonoondverwarmers het wolfram-, molibdeen- en ander materiaalverwarmers heeltemal vervang. Tans is die mees gebruikte grafietmateriaal isostatiese grafiet. my land se isostatiese grafietvoorbereidingstegnologie is relatief agteruit, en die meeste van die grafietmateriale wat in die binnelandse fotovoltaïese industrie gebruik word, word van die buiteland ingevoer. Buitelandse isostatiese grafietvervaardigers sluit hoofsaaklik Duitsland se SGL, Japan se Tokai Carbon, Japan se Toyo Tanso, ens in. In Czochralski monokristallyne silikonoonde word C/C saamgestelde materiale soms gebruik, en hulle het begin om boute, moere, smeltkroeë en vrag te vervaardig. plate en ander komponente. Koolstof/koolstof (C/C)-komposiete is koolstofveselversterkte koolstof-gebaseerde komposiete met 'n reeks uitstekende eienskappe soos hoë spesifieke sterkte, hoë spesifieke modulus, lae termiese uitsettingskoëffisiënt, goeie elektriese geleidingsvermoë, hoë breuktaaiheid, lae soortlike gewig, termiese skokweerstand, korrosiebestandheid en hoë temperatuurweerstand. Tans word hulle wyd gebruik in lugvaart, wedrenne, biomateriale en ander velde as nuwe hoë-temperatuurbestande strukturele materiale. Tans is die belangrikste knelpunte wat huishoudelike C/C-komposiete ondervind steeds koste- en industrialisasiekwessies.
Daar is baie ander materiale wat gebruik word om termiese velde te maak. Koolstofveselversterkte grafiet het beter meganiese eienskappe; maar dit is duurder en het ander vereistes vir ontwerp.Silikonkarbied (SiC)is 'n beter materiaal as grafiet in baie aspekte, maar dit is baie duurder en moeilik om groot volume dele voor te berei. SiC word egter dikwels gebruik as 'nCVD-bedekkingom die lewensduur van grafietdele wat aan korrosiewe silikonmonoksiedgas blootgestel word, te verhoog, en kan ook besoedeling van grafiet verminder. Die digte CVD-silikonkarbiedbedekking verhoed effektief dat kontaminante binne die mikroporeuse grafietmateriaal die oppervlak bereik.
Nog een is CVD-koolstof, wat ook 'n digte laag bo die grafietdeel kan vorm. Ander hoëtemperatuurbestande materiale, soos molibdeen of keramiekmateriaal wat saam met die omgewing kan bestaan, kan gebruik word waar daar geen risiko is om die smelt te besoedel nie. Oksiedkeramiek is egter oor die algemeen beperk in hul toepaslikheid op grafietmateriale by hoë temperature, en daar is min ander opsies as isolasie benodig word. Een is seskantige boornitried (soms genoem wit grafiet as gevolg van soortgelyke eienskappe), maar die meganiese eienskappe is swak. Molibdeen word oor die algemeen redelik gebruik vir hoë temperatuur situasies vanweë die matige koste daarvan, lae diffusietempo in silikonkristalle en 'n baie lae segregasiekoëffisiënt van ongeveer 5×108, wat 'n sekere hoeveelheid molibdeenbesoedeling toelaat voordat die kristalstruktuur vernietig word.
2. Termiese isolasie materiale
Die mees gebruikte isolasiemateriaal is koolstofvilt in verskeie vorms. Koolstofvilt is gemaak van dun vesels, wat as isolasie dien omdat hulle termiese bestraling verskeie kere oor 'n kort afstand blokkeer. Die sagte koolstofvilt word in relatief dun velle materiaal geweef, wat dan in die verlangde vorm gesny en styf gebuig word in 'n redelike radius. Geharde vilt is saamgestel uit soortgelyke veselmateriaal, en 'n koolstofbevattende bindmiddel word gebruik om die verspreide vesels in 'n meer soliede en gevormde voorwerp te verbind. Die gebruik van chemiese dampneerslag van koolstof in plaas van 'n bindmiddel kan die meganiese eienskappe van die materiaal verbeter.
Tipies word die buitenste oppervlak van die termiese isolasie uithardende vilt bedek met 'n deurlopende grafietbedekking of -foelie om erosie en slytasie sowel as deeltjiebesoedeling te verminder. Ander tipes koolstofgebaseerde termiese isolasiemateriaal bestaan ook, soos koolstofskuim. In die algemeen word gegrafitiseerde materiale natuurlik verkies omdat grafitisering die oppervlakarea van die vesel aansienlik verminder. Die uitgassing van hierdie hoë-oppervlak-area materiale word aansienlik verminder, en dit neem minder tyd om die oond na 'n geskikte vakuum te pomp. Nog een is C/C saamgestelde materiaal, wat uitstaande eienskappe het soos ligte gewig, hoë skadeverdraagsaamheid en hoë sterkte. Gebruik in termiese velde om grafietonderdele te vervang, verminder die frekwensie van vervanging van grafietonderdele aansienlik, verbeter monokristallyne kwaliteit en produksiestabiliteit.
Volgens die grondstofklassifikasie kan koolstofvilt verdeel word in poliakrielonitril-gebaseerde koolstofvilt, viscose-gebaseerde koolstofvilt en pik-gebaseerde koolstofvilt.
Poliakrielonitril-gebaseerde koolstofvilt het 'n groot as-inhoud. Na hoëtemperatuurbehandeling word die enkele vesel bros. Tydens werking is dit maklik om stof op te wek om die oondomgewing te besoedel. Terselfdertyd kan die vesel maklik die porieë en respiratoriese kanaal van die menslike liggaam binnedring, wat skadelik is vir menslike gesondheid. Viscose-gebaseerde koolstof vilt het goeie termiese isolasie prestasie. Dit is relatief sag na hittebehandeling en is nie maklik om stof op te wek nie. Die deursnee van die viskose-gebaseerde rou vesel is egter onreëlmatig, en daar is baie groewe op die veseloppervlak. Dit is maklik om gasse soos C02 onder die oksiderende atmosfeer van die CZ-silikonoond op te wek, wat die neerslag van suurstof en koolstofelemente in die monokristallyne silikonmateriaal veroorsaak. Die belangrikste vervaardigers sluit Duitse SGL en ander maatskappye in. Tans is die mees gebruikte in die halfgeleier monokristallyne industrie pikgebaseerde koolstofvilt, wat slegter termiese isolasieprestasie het as viscose-gebaseerde koolstofvilt, maar pikgebaseerde koolstofvilt het 'n hoër suiwerheid en 'n laer stofvrystelling. Vervaardigers sluit in Japan se Kureha Chemical en Osaka Gas.
Omdat die vorm van koolstofvilt nie vas is nie, is dit ongerieflik om te werk. Nou het baie maatskappye 'n nuwe termiese isolasiemateriaal ontwikkel wat gebaseer is op koolstofviltgeharde koolstofvilt. Geharde koolstofvilt, ook genoem harde vilt, is 'n koolstofvilt met 'n sekere vorm en selfonderhoudende eienskap nadat sagte vilt met hars geïmpregneer is, gelamineer, uitgehard en verkool is.
Die groeikwaliteit van monokristallyne silikon word direk deur die termiese omgewing beïnvloed, en koolstofvesel termiese isolasiemateriaal speel 'n sleutelrol in hierdie omgewing. Koolstofvesel termiese isolasie sagte vilt het steeds 'n beduidende voordeel in die fotovoltaïese halfgeleierbedryf as gevolg van sy kostevoordeel, uitstekende termiese isolasie-effek, buigsame ontwerp en aanpasbare vorm. Daarbenewens sal koolstofvesel harde termiese isolasie vilt groter ontwikkelingsruimte in die termiese veldmateriaalmark hê as gevolg van sy sekere sterkte en hoër werkbaarheid. Ons is verbind tot navorsing en ontwikkeling op die gebied van termiese isolasiemateriaal, en optimaliseer voortdurend produkprestasie om die welvaart en ontwikkeling van die fotovoltaïese halfgeleierbedryf te bevorder.
Postyd: Jun-12-2024