Ang proseso sa pagtubo sa monocrystalline silicon hingpit nga gidala sa thermal field. Ang usa ka maayo nga natad sa kainit makatabang sa pagpauswag sa kalidad sa mga kristal ug adunay mas taas nga kahusayan sa pag-kristal. Ang disenyo sa thermal field kadaghanan nagtino sa mga kausaban sa temperatura gradients sa dinamikong thermal field ug ang dagan sa gas sa hurnohan nga lawak. Ang kalainan sa mga materyales nga gigamit sa thermal field direkta nga nagtino sa serbisyo sa kinabuhi sa thermal field. Ang usa ka dili makatarunganon nga thermal field dili lamang lisud nga motubo ang mga kristal nga makatagbo sa kalidad nga mga kinahanglanon, apan dili usab makatubo sa kompleto nga monocrystalline ubos sa piho nga mga kinahanglanon sa proseso. Kini ang hinungdan ngano nga ang direkta nga pagbira sa monocrystalline silicon nga industriya nag-isip sa thermal field nga disenyo ingon ang labing kinauyokan nga teknolohiya ug namuhunan sa daghang mga tawo ug materyal nga kahinguhaan sa panukiduki ug pag-uswag sa thermal field.
Ang sistema sa thermal gilangkoban sa lainlaing mga materyales sa thermal field. Gipaila lang namo sa makadiyot ang mga materyales nga gigamit sa thermal field. Mahitungod sa pag-apod-apod sa temperatura sa thermal field ug ang epekto niini sa pagbira sa kristal, dili nato kini tukion dinhi. Ang materyal nga thermal field nagtumong sa istruktura ug bahin sa thermal insulation sa vacuum furnace chamber sa pagtubo sa kristal, nga hinungdanon alang sa paghimo sa usa ka angay nga pag-apod-apod sa temperatura sa palibot sa semiconductor nga matunaw ug kristal.
1. Thermal nga field structure nga materyal
Ang sukaranan nga pagsuporta nga materyal alang sa direkta nga pagbira nga pamaagi aron motubo ang monocrystalline silicon mao ang high-purity graphite. Ang mga materyales sa graphite adunay hinungdanon kaayo nga papel sa modernong industriya. Mahimo silang magamit ingon nga mga sangkap sa istruktura sa natad sa kainit sama samga heater, giya nga mga tubo, mga crucible, insulation tubes, crucible trays, ug uban pa sa pag-andam sa monocrystalline silicon pinaagi sa Czochralski nga pamaagi.
Mga materyales sa graphitegipili tungod kay kini sayon sa pag-andam sa dagkong mga volume, mahimong maproseso ug makasugakod sa taas nga temperatura. Ang carbon sa porma sa diamante o graphite adunay mas taas nga punto sa pagkatunaw kay sa bisan unsang elemento o compound. Ang mga materyales sa graphite lig-on, ilabina sa taas nga temperatura, ug ang ilang electrical ug thermal conductivity maayo usab. Ang electrical conductivity niini naghimo niini nga angay isip apampainitmateryal. Kini adunay usa ka makatagbaw nga thermal conductivity coefficient, nga nagtugot sa kainit nga namugna sa heater nga parehas nga maapod-apod sa crucible ug uban pang mga bahin sa natad sa kainit. Bisan pa, sa taas nga temperatura, labi na sa layo nga distansya, ang panguna nga paagi sa pagbalhin sa kainit mao ang radiation.
Ang mga bahin sa graphite sa sinugdan gihimo sa pinong carbonaceous nga mga partikulo nga gisagol sa usa ka binder ug naporma pinaagi sa extrusion o isostatic pressing. Ang taas nga kalidad nga mga bahin sa graphite kasagarang gipugos sa isostatically. Ang tibuok nga piraso una nga carbonized ug dayon graphitized sa taas kaayo nga temperatura, duol sa 3000°C. Ang mga bahin nga giproseso gikan niining tibuok nga mga piraso kasagarang giputli sa usa ka atmospera nga adunay klorin sa taas nga temperatura aron makuha ang kontaminasyon sa metal aron matubag ang mga kinahanglanon sa industriya sa semiconductor. Bisan pa, bisan pagkahuman sa husto nga pagputli, ang lebel sa kontaminasyon sa metal daghang mga order sa kadako nga mas taas kaysa gitugotan alang sa mga materyales nga silicon monocrystalline. Busa, kinahanglan nga mag-amping sa disenyo sa thermal field aron malikayan ang kontaminasyon niini nga mga sangkap gikan sa pagsulod sa natunaw o kristal nga nawong.
Ang mga materyales sa graphite gamay ra nga malata, nga nagpasayon sa nahabilin nga metal sa sulod nga makaabut sa ibabaw. Dugang pa, ang silicon monoxide nga anaa sa purge gas sa palibot sa graphite surface mahimong motuhop sa kadaghanang mga materyales ug mo-react.
Ang una nga monocrystalline silicon furnace heaters gihimo sa mga refractory metal sama sa tungsten ug molybdenum. Uban sa nagkadako nga pagkahamtong sa teknolohiya sa pagproseso sa graphite, ang mga elektrikal nga kabtangan sa koneksyon tali sa mga sangkap sa graphite nahimong lig-on, ug ang monocrystalline silicon furnace heaters hingpit nga gipulihan sa tungsten, molybdenum ug uban pang materyal nga mga heaters. Sa pagkakaron, ang labing kaylap nga gigamit nga graphite nga materyal mao ang isostatic graphite. Ang teknolohiya sa pag-andam sa isostatic graphite sa akong nasud medyo atrasado, ug kadaghanan sa mga materyales sa graphite nga gigamit sa domestic photovoltaic nga industriya gi-import gikan sa gawas sa nasud. Ang mga langyaw nga isostatic graphite manufacturer nag-una naglakip sa Germany's SGL, Japan's Tokai Carbon, Japan's Toyo Tanso, ug uban pa. mga plato ug uban pang mga sangkap. Ang carbon/carbon (C/C) composites mao ang carbon fiber reinforced carbon-based composites nga adunay sunod-sunod nga maayo kaayong mga kabtangan sama sa taas nga espesipikong kalig-on, taas nga espesipikong modulus, ubos nga thermal expansion coefficient, maayo nga electrical conductivity, taas nga fracture toughness, ubos nga specific gravity, thermal shock resistance, corrosion resistance, ug taas nga temperatura nga pagsukol. Sa pagkakaron, kini kaylap nga gigamit sa aerospace, racing, biomaterials ug uban pang mga natad isip bag-ong high-temperature resistant structural materials. Sa pagkakaron, ang mga nag-unang bottlenecks nga nasugatan sa domestic C/C composites mao gihapon ang gasto ug industriyalisasyon nga mga isyu.
Adunay daghang uban pang mga materyales nga gigamit sa paghimo sa mga thermal field. Ang carbon fiber reinforced graphite adunay mas maayo nga mekanikal nga mga kabtangan; apan kini mas mahal ug adunay ubang mga kinahanglanon alang sa disenyo.Silicon carbide (SiC)mao ang usa ka mas maayo nga materyal kay sa graphite sa daghang mga aspeto, apan kini mao ang mas mahal ug lisud sa pag-andam sa dako nga-volume nga mga bahin. Bisan pa, ang SiC kanunay nga gigamit ingon usa kaCVD coatingaron madugangan ang kinabuhi sa mga bahin sa graphite nga naladlad sa corrosive silicon monoxide gas, ug mahimo usab nga makunhuran ang kontaminasyon gikan sa graphite. Ang dasok nga CVD silicon carbide coating epektibo nga nagpugong sa mga kontaminante sa sulod sa microporous graphite nga materyal gikan sa pag-abot sa ibabaw.
Ang lain mao ang CVD carbon, nga mahimo usab nga usa ka dasok nga layer sa ibabaw sa graphite nga bahin. Ang ubang mga materyales nga makasugakod sa taas nga temperatura, sama sa molybdenum o seramik nga mga materyales nga mahimong mag-uban sa kalikopan, mahimong magamit kung wala’y peligro nga mahugawan ang pagkatunaw. Bisan pa, ang oxide ceramics sa kasagaran limitado sa ilang paggamit sa mga materyales sa graphite sa taas nga temperatura, ug adunay pipila nga mga kapilian kung gikinahanglan ang pagbulag. Ang usa mao ang hexagonal boron nitride (usahay gitawag nga puti nga graphite tungod sa susama nga mga kabtangan), apan ang mekanikal nga mga kabtangan dili maayo. Ang molybdenum kasagarang gigamit nga makatarunganon alang sa taas nga temperatura nga mga sitwasyon tungod sa kasarangan nga gasto niini, ubos nga pagsabwag sa rate sa silicon nga mga kristal, ug usa ka ubos kaayo nga segregation coefficient nga mga 5 × 108, nga nagtugot sa usa ka piho nga kantidad sa kontaminasyon sa molybdenum sa dili pa gub-on ang kristal nga istruktura.
2. Thermal insulation nga mga materyales
Ang labing sagad nga gigamit nga insulasyon nga materyal mao ang gibati nga carbon sa lainlaing mga porma. Ang gibati sa carbon ginama sa nipis nga mga lanot, nga nagsilbing insulasyon tungod kay gibabagan nila ang thermal radiation sa daghang beses sa usa ka mubo nga distansya. Ang humok nga carbon nga gibati gihabol sa medyo nipis nga mga panid sa materyal, nga giputol sa gusto nga porma ug hugot nga gibawog sa usa ka makatarunganon nga radius. Ang naayo nga mga paltik gilangkuban sa parehas nga mga materyales sa fiber, ug ang usa ka carbon-containing binder gigamit sa pagkonektar sa nagkatibulaag nga mga lanot ngadto sa usa ka mas solid ug porma nga butang. Ang paggamit sa kemikal nga alisngaw nga deposition sa carbon imbes sa usa ka binder makapauswag sa mekanikal nga mga kabtangan sa materyal.
Kasagaran, ang gawas nga nawong sa thermal insulation curing gibati nga adunay sapaw sa usa ka padayon nga graphite coating o foil aron makunhuran ang erosion ug pagsul-ob ingon man ang kontaminasyon sa particulate. Ang ubang mga matang sa carbon-based nga thermal insulation nga mga materyales anaa usab, sama sa carbon foam. Sa kinatibuk-an, ang graphitized nga mga materyales klaro nga gipalabi tungod kay ang graphitization makapakunhod pag-ayo sa ibabaw nga bahin sa fiber. Ang pag-outgas sa mga materyal nga adunay taas nga sulud sa lugar labi nga nakunhuran, ug wala’y oras nga kinahanglan ang pagbomba sa hudno sa usa ka angay nga vacuum. Ang usa pa mao ang C / C composite nga materyal, nga adunay talagsaong mga kinaiya sama sa gaan nga gibug-aton, taas nga pagtugot sa kadaot ug taas nga kusog. Gigamit sa mga thermal field aron mapulihan ang mga bahin sa graphite nga makunhuran ang frequency sa pag-ilis sa mga bahin sa graphite, gipauswag ang kalidad sa monocrystalline ug kalig-on sa produksiyon.
Sumala sa klasipikasyon sa hilaw nga materyal, ang gibati sa carbon mahimong bahinon sa polyacrylonitrile-based nga carbon gibati, viscose-based nga carbon gibati, ug pitch-based nga carbon gibati.
Ang polyacrylonitrile nga nakabase sa carbon gibati adunay daghang sulud nga abo. Human sa taas nga temperatura nga pagtambal, ang usa ka lanot mahimong brittle. Sa panahon sa operasyon, dali nga makamugna og abug aron mahugawan ang palibot sa hudno. Sa samang higayon, ang lanot daling makasulod sa mga pores ug respiratory tract sa lawas sa tawo, nga makadaot sa panglawas sa tawo. Ang viscose-based nga carbon gibati adunay maayo nga performance sa thermal insulation. Kini medyo humok human sa init nga pagtambal ug dili sayon nga makamugna og abug. Bisan pa, ang cross-section sa viscose-based nga hilaw nga fiber dili regular, ug adunay daghang mga grooves sa fiber surface. Sayon nga makamugna og mga gas sama sa C02 ubos sa oxidizing atmosphere sa CZ silicon furnace, hinungdan sa pag-ulan sa oxygen ug carbon nga mga elemento sa monocrystalline silicon nga materyal. Ang mga nag-unang tiggama naglakip sa German SGL ug uban pang mga kompanya. Sa pagkakaron, ang labing kaylap nga gigamit sa semiconductor monocrystalline nga industriya mao ang pitch-based nga carbon gibati, nga adunay mas grabe nga thermal insulation performance kay sa viscose-based nga carbon gibati, apan ang pitch-based nga carbon gibati adunay mas taas nga kaputli ug mas ubos nga abog nga gipagawas. Ang mga tiggama naglakip sa Kureha Chemical ug Osaka Gas sa Japan.
Tungod kay ang porma sa carbon gibati dili pirmi, kini dili kombenyente sa pag-operate. Karon daghang mga kompanya ang nakahimo og bag-ong thermal insulation nga materyal base sa carbon felt-cured carbon felt. Ang giayo nga carbon gibati, gitawag usab nga hard felt, usa ka carbon nga gibati nga adunay usa ka piho nga porma ug nagsuporta sa kaugalingon nga kabtangan pagkahuman ang humok nga gibati napuno sa resin, nakalamina, naayo ug carbonized.
Ang kalidad sa pagtubo sa monocrystalline silicon direkta nga naapektuhan sa thermal nga palibot, ug ang carbon fiber nga thermal insulation nga mga materyales adunay hinungdanon nga papel sa kini nga palibot. Ang carbon fiber thermal insulation soft felt aduna pa'y mahinungdanong bentaha sa photovoltaic semiconductor industry tungod sa gasto niini, maayo kaayo nga thermal insulation effect, flexible design ug customizable nga porma. Dugang pa, ang carbon fiber nga malisud nga thermal insulation nga gibati adunay labi ka dako nga wanang sa pag-uswag sa merkado sa materyal sa thermal field tungod sa piho nga kusog ug mas taas nga operability. Kami komitado sa pagpanukiduki ug pag-uswag sa natad sa thermal insulation nga mga materyales, ug padayon nga pag-optimize sa performance sa produkto aron mapalambo ang kauswagan ug kalamboan sa industriya sa photovoltaic semiconductor.
Oras sa pag-post: Hun-12-2024