Monokristal silisiumun böyümə prosesi tamamilə istilik sahəsində həyata keçirilir. Yaxşı bir istilik sahəsi kristalların keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq üçün əlverişlidir və daha yüksək kristallaşma səmərəliliyinə malikdir. İstilik sahəsinin dizaynı əsasən dinamik istilik sahəsində temperatur gradientlərinin dəyişməsini və soba kamerasında qaz axınını müəyyən edir. İstilik sahəsində istifadə olunan materialların fərqi birbaşa istilik sahəsinin xidmət müddətini müəyyənləşdirir. Əsassız istilik sahəsi yalnız keyfiyyət tələblərinə cavab verən kristalları yetişdirmək çətin deyil, həm də müəyyən proses tələbləri altında tam monokristal inkişaf edə bilməz. Buna görə də birbaşa çəkilən monokristal silisium sənayesi istilik sahəsinin dizaynını ən əsas texnologiya hesab edir və istilik sahəsinin tədqiqi və inkişafı üçün böyük işçi qüvvəsi və material resursları yatırır.
İstilik sistemi müxtəlif istilik sahəsi materiallarından ibarətdir. Biz yalnız termal sahədə istifadə olunan materialları qısaca təqdim edirik. İstilik sahəsində temperaturun paylanmasına və onun kristal çəkilməsinə təsirinə gəlincə, biz burada onu təhlil etməyəcəyik. İstilik sahəsinin materialı, yarımkeçirici ərimə və kristal ətrafında müvafiq temperatur paylanması yaratmaq üçün vacib olan kristal böyüməsinin vakuum soba kamerasındakı quruluşa və istilik izolyasiya hissəsinə aiddir.
1. İstilik sahəsinin strukturunun materialı
Monokristal silisium yetişdirmək üçün birbaşa çəkilmə üsulu üçün əsas dəstəkləyici material yüksək təmizlikli qrafitdir. Qrafit materialları müasir sənayedə çox mühüm rol oynayır. Kimi istilik sahəsinin struktur komponentləri kimi istifadə edilə bilərqızdırıcılar, bələdçi borular, tigelərÇoxralski üsulu ilə monokristal silisiumun hazırlanmasında , izolyasiya boruları, tigel qabları və s.
Qrafit materiallarıböyük həcmdə hazırlamaq asan olduğu, emal oluna biləcəyi və yüksək temperaturlara davamlı olduqları üçün seçilirlər. Almaz və ya qrafit şəklində olan karbon hər hansı element və ya birləşmədən daha yüksək ərimə nöqtəsinə malikdir. Qrafit materialları xüsusilə yüksək temperaturda kifayət qədər güclüdür və onların elektrik və istilik keçiriciliyi də kifayət qədər yaxşıdır. Onun elektrik keçiriciliyi onu a kimi uyğun edirqızdırıcımaterial. Qənaətbəxş istilik keçiriciliyi əmsalı var ki, bu da qızdırıcının yaratdığı istiliyin tige və istilik sahəsinin digər hissələrinə bərabər paylanmasına imkan verir. Bununla belə, yüksək temperaturda, xüsusilə uzun məsafələrdə, əsas istilik ötürmə rejimi radiasiyadır.
Qrafit hissələri əvvəlcə bağlayıcı ilə qarışdırılmış və ekstruziya və ya izostatik presləmə yolu ilə formalaşan incə karbonlu hissəciklərdən hazırlanır. Yüksək keyfiyyətli qrafit hissələri adətən izostatik olaraq preslənir. Bütün parça əvvəlcə kömürləşir, sonra isə 3000°C-ə yaxın çox yüksək temperaturda qrafitləşir. Bu bütöv parçalardan işlənmiş hissələr adətən yarımkeçirici sənayenin tələblərinə cavab vermək üçün metal çirklənməsini aradan qaldırmaq üçün yüksək temperaturda xlor tərkibli atmosferdə təmizlənir. Bununla belə, lazımi təmizlənmədən sonra belə, metalın çirklənmə səviyyəsi silikon monokristal materiallar üçün icazə veriləndən bir neçə dəfə yüksəkdir. Buna görə də, bu komponentlərin çirklənməsinin ərimə və ya kristal səthinə daxil olmasının qarşısını almaq üçün istilik sahəsinin dizaynında diqqətli olmaq lazımdır.
Qrafit materialları bir qədər keçiricidir, bu da içəridə qalan metalın səthə çatmasını asanlaşdırır. Bundan əlavə, qrafit səthinin ətrafındakı təmizləyici qazda mövcud olan silikon monoksit əksər materiallara nüfuz edə və reaksiya verə bilər.
Erkən monokristal silikon soba qızdırıcıları volfram və molibden kimi odadavamlı metallardan hazırlanmışdır. Qrafit emalı texnologiyasının artan yetkinliyi ilə qrafit komponentləri arasındakı əlaqənin elektrik xüsusiyyətləri sabitləşdi və monokristal silikon soba qızdırıcıları volfram, molibden və digər material qızdırıcılarını tamamilə əvəz etdi. Hazırda ən çox istifadə edilən qrafit materialı izostatik qrafitdir. mənim ölkəmin izostatik qrafit hazırlamaq texnologiyası nisbətən geri qalmışdır və yerli fotovoltaik sənayedə istifadə olunan qrafit materiallarının əksəriyyəti xaricdən idxal olunur. Xarici izostatik qrafit istehsalçılarına əsasən Almaniyanın SGL, Yaponiyanın Tokai Carbon, Yaponiyanın Toyo Tanso və s. şirkətləri daxildir. Czochralski monokristal silisium sobalarında bəzən C/C kompozit materiallardan istifadə olunur və onlar boltlar, qoz-fındıqlar, potalar, yük istehsalında istifadə olunmağa başlayıblar. plitələr və digər komponentlər. Karbon/karbon (C/C) kompozitləri yüksək xüsusi möhkəmlik, yüksək xüsusi modul, aşağı istilik genişlənmə əmsalı, yaxşı elektrik keçiriciliyi, yüksək qırılma möhkəmliyi, aşağı xüsusi çəkisi, termal şok müqaviməti, korroziyaya davamlılıq və yüksək temperatur müqaviməti. Hazırda onlar aerokosmik, yarış, biomateriallar və digər sahələrdə yüksək temperatura davamlı yeni struktur materialları kimi geniş istifadə olunur. Hazırda yerli C/C kompozitlərinin qarşılaşdığı əsas darboğazlar hələ də xərc və sənayeləşmə problemləridir.
Termal sahələr yaratmaq üçün istifadə edilən bir çox başqa materiallar var. Karbon lifi ilə gücləndirilmiş qrafit daha yaxşı mexaniki xüsusiyyətlərə malikdir; lakin daha bahalıdır və dizayn üçün başqa tələblərə malikdir.Silisium karbid (SiC)bir çox cəhətdən qrafitdən daha yaxşı materialdır, lakin böyük həcmli hissələri hazırlamaq çox daha bahalı və çətindir. Bununla belə, SiC tez-tez bir kimi istifadə olunurCVD örtüyüaşındırıcı silikon monoksit qazına məruz qalan qrafit hissələrinin ömrünü artırmaq, həmçinin qrafitdən çirklənməni azalda bilər. Sıx CVD silisium karbid örtüyü mikroməsaməli qrafit materialının içindəki çirkləndiricilərin səthə çatmasının qarşısını effektiv şəkildə alır.
Digəri CVD karbonudur ki, bu da qrafit hissəsinin üstündə sıx bir təbəqə meydana gətirə bilər. Ətraf mühitlə birlikdə mövcud ola bilən molibden və ya keramika kimi digər yüksək temperatura davamlı materiallar, əriməni çirkləndirmə riski olmayan yerlərdə istifadə edilə bilər. Bununla belə, oksid keramika ümumiyyətlə yüksək temperaturda qrafit materiallarına tətbiqi baxımından məhduddur və izolyasiya tələb olunarsa, bir neçə başqa seçim var. Bunlardan biri altıbucaqlı bor nitrididir (bəzən oxşar xüsusiyyətlərə görə ağ qrafit adlanır), lakin mexaniki xüsusiyyətlər zəifdir. Molibden ümumiyyətlə yüksək temperaturlu vəziyyətlər üçün mülayim qiymətə, silisium kristallarında aşağı diffuziya sürətinə və kristal quruluşunu məhv etməzdən əvvəl müəyyən miqdarda molibden çirklənməsinə imkan verən təxminən 5 × 108-lik çox aşağı seqreqasiya əmsalı səbəbindən ağlabatan şəkildə istifadə olunur.
2. İstilik izolyasiya materialları
Ən çox istifadə edilən izolyasiya materialı müxtəlif formalarda olan karbon hissdir. Karbon keçəsi nazik liflərdən hazırlanır, onlar istilik radiasiyasını qısa məsafədə dəfələrlə blokladıqları üçün izolyasiya rolunu oynayır. Yumşaq karbon keçə nisbətən nazik təbəqələrə toxunur, sonra onlar istədiyiniz formada kəsilir və ağlabatan radiusda möhkəm bükülür. Qurumuş keçələr oxşar lif materiallarından ibarətdir və dağılmış lifləri daha möhkəm və formalı obyektə birləşdirmək üçün karbon tərkibli bağlayıcı istifadə olunur. Bağlayıcı əvəzinə karbonun kimyəvi buxar çökdürülməsi materialın mexaniki xüsusiyyətlərini yaxşılaşdıra bilər.
Tipik olaraq, eroziya və aşınmanı, eləcə də hissəciklərin çirklənməsini azaltmaq üçün istilik izolyasiya edən qurudulmuş hissənin xarici səthi davamlı qrafit örtük və ya folqa ilə örtülmüşdür. Karbon köpük kimi digər karbon əsaslı istilik izolyasiya materialları da mövcuddur. Ümumiyyətlə, qrafitləşdirilmiş materiallara üstünlük verilir, çünki qrafitləşmə lifin səthini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Bu yüksək səth sahəsinə malik materialların qazının çıxarılması çox azalır və sobanı uyğun vakuuma vurmaq üçün daha az vaxt tələb olunur. Digəri, yüngül çəki, yüksək zədələrə dözümlülük və yüksək möhkəmlik kimi üstün xüsusiyyətlərə malik olan C/C kompozit materialdır. Qrafit hissələrinin dəyişdirilməsi üçün istilik sahələrində istifadə qrafit hissələrinin dəyişdirilməsi tezliyini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır, monokristal keyfiyyətini və istehsal sabitliyini yaxşılaşdırır.
Xammal təsnifatına görə, karbon keçə poliakrilonitril əsaslı karbon keçə, viskoza əsaslı karbon keçə və zibil əsaslı karbon keçə bölünə bilər.
Poliakrilonitril əsaslı karbon keçə böyük kül tərkibinə malikdir. Yüksək temperaturda müalicədən sonra tək lif kövrək olur. Əməliyyat zamanı soba mühitini çirkləndirmək üçün toz yaratmaq asandır. Eyni zamanda lif insan orqanizminin məsamələrinə və tənəffüs yollarına asanlıqla daxil ola bilir ki, bu da insan sağlamlığı üçün zərərlidir. Viskoza əsaslı karbon keçə yaxşı istilik izolyasiya xüsusiyyətlərinə malikdir. İstilik müalicəsindən sonra nisbətən yumşaqdır və toz yaratmaq asan deyil. Bununla belə, viskoza əsaslı xam lifin en kəsiyi qeyri-müntəzəmdir və lif səthində çoxlu yivlər var. CZ silikon sobasının oksidləşdirici atmosferi altında C02 kimi qazları yaratmaq asandır, monokristal silisium materialında oksigen və karbon elementlərinin çökməsinə səbəb olur. Əsas istehsalçılar arasında Alman SGL və digər şirkətlər var. Hal-hazırda yarımkeçirici monokristal sənayesində ən çox istifadə olunan viskoza əsaslı karbon keçə ilə müqayisədə daha pis istilik izolyasiya göstəricilərinə malik olan pitch əsaslı karbon keçədir, lakin meydança əsaslı karbon keçə daha yüksək təmizliyə və daha az toz emissiyasına malikdir. İstehsalçılar arasında Yaponiyanın Kureha Chemical və Osaka Gas şirkətləri var.
Karbon keçəsinin forması sabit olmadığı üçün işləmək əlverişsizdir. İndi bir çox şirkət karbon keçə ilə bərkidilmiş karbon keçə əsasında yeni istilik izolyasiya materialı hazırlamışdır. Sərt keçə də adlanır, yumşaq keçə qatranla hopdurulduqdan, laminasiya edildikdən, bərkidildikdən və karbonlaşdırıldıqdan sonra müəyyən formalı və özünü saxlaya bilən bir karbon keçəsidir.
Monokristal silisiumun böyümə keyfiyyəti birbaşa istilik mühitindən təsirlənir və karbon lifli istilik izolyasiya materialları bu mühitdə əsas rol oynayır. Karbon lifli istilik izolyasiya edən yumşaq keçə hələ də qiymət üstünlüyü, əla istilik izolyasiya effekti, çevik dizayn və fərdiləşdirilə bilən forma sayəsində fotovoltaik yarımkeçirici sənayesində əhəmiyyətli bir üstünlüyə malikdir. Bundan əlavə, karbon lifli sərt istilik izolyasiya hissesi, müəyyən gücü və daha yüksək işləmə qabiliyyətinə görə istilik sahəsi material bazarında daha çox inkişaf sahəsinə sahib olacaqdır. Biz istilik izolyasiya materialları sahəsində tədqiqat və təkmilləşdirməyə sadiqik və fotovoltaik yarımkeçiricilər sənayesinin çiçəklənməsini və inkişafını təşviq etmək üçün məhsulun performansını davamlı olaraq optimallaşdırırıq.
Göndərmə vaxtı: 12 iyun 2024-cü il