La kreskoprocezo de monokristalina silicio estas tute efektivigita en la termika kampo. Bona termika kampo estas favora al plibonigo de la kvalito de kristaloj kaj havas pli altan kristaligan efikecon. La dezajno de la termika kampo plejparte determinas la ŝanĝojn en temperaturgradientoj en la dinamika termika kampo kaj la fluo de gaso en la fornejkamero. La diferenco en la materialoj uzataj en la termika kampo rekte determinas la servodaŭron de la termika kampo. Neracia termika kampo ne nur malfacilas kreskigi kristalojn, kiuj plenumas kvalitajn postulojn, sed ankaŭ ne povas kreski kompletan monokristalajn sub certaj procezaj postuloj. Tial la rekta-tira monokristalina silicia industrio konsideras termika kampo-dezajno kiel la plej kernan teknologion kaj investas grandegan laborforton kaj materialajn rimedojn en termika kampesplorado kaj evoluo.
La termika sistemo estas kunmetita de diversaj termokampaj materialoj. Ni nur mallonge prezentas la materialojn uzatajn en la termika kampo. Koncerne la temperaturdistribuon en la termika kampo kaj ĝia efiko al kristala tirado, ni ne analizos ĝin ĉi tie. La termika kampomaterialo rilatas al la strukturo kaj termika izolado parto en la vakua forna ĉambro de kristala kresko, kio estas esenca por krei taŭgan temperaturdistribuon ĉirkaŭ la duonkonduktaĵo fandado kaj kristalo.
1. Termika kampa strukturo materialo
La baza subtena materialo por la rekta-tira metodo por kreskigi monokristalan silicion estas altpura grafito. Grafitaj materialoj ludas tre gravan rolon en moderna industrio. Ili povas esti uzataj kiel varmokampaj strukturaj komponantoj kiel ekzemplehejtiloj, gvidtuboj, fandujoj, izolaj tuboj, krisolpletoj, ktp en la preparado de monokristala silicio per la Czochralski-metodo.
Grafitaj materialojestas elektitaj ĉar ili estas facile prepareblaj en grandaj volumoj, povas esti prilaboritaj kaj estas rezistemaj al altaj temperaturoj. Karbono en formo de diamanto aŭ grafito havas pli altan frostopunkton ol iu ajn elemento aŭ kunmetaĵo. Grafitaj materialoj estas sufiĉe fortaj, precipe ĉe altaj temperaturoj, kaj ilia elektra kaj termika kondukteco estas ankaŭ sufiĉe bona. Ĝia elektra kondukteco igas ĝin taŭga kiel ahejtilomaterialo. Ĝi havas kontentigan varmokonduktan koeficienton, kiu permesas la varmecon generitan de la hejtilo esti egale distribuita al la fandujo kaj aliaj partoj de la varmokampo. Tamen, ĉe altaj temperaturoj, precipe sur longdistancoj, la ĉefa varmotransiga reĝimo estas radiado.
Grafitpartoj estas komence faritaj el fajnaj karbonaj partikloj miksitaj kun ligilo kaj formitaj per eltrudado aŭ izostatika premado. Altkvalitaj grafitaj partoj estas kutime izostate premataj. La tuta peco unue estas karbonigita kaj poste grafitita ĉe tre altaj temperaturoj, proksime al 3000°C. La partoj prilaboritaj el ĉi tiuj tutaj pecoj estas kutime purigitaj en kloro-enhava atmosfero ĉe altaj temperaturoj por forigi metalan poluadon por renkonti la postulojn de la duonkondukta industrio. Tamen, eĉ post bonorda purigo, la nivelo de metalpoluado estas pluraj grandordoj pli alta ol tio permesita por siliciaj monokristalaj materialoj. Tial, oni devas zorgi pri la termika kampodezajno por malhelpi poluadon de ĉi tiuj komponantoj eniri la fandadon aŭ kristalan surfacon.
Grafitaj materialoj estas iomete penetreblaj, kio faciligas al la restanta metalo ene atingi la surfacon. Krome, la siliciomonoksido ĉeestanta en la puriga gaso ĉirkaŭ la grafita surfaco povas penetri en la plej multajn materialojn kaj reagi.
Fruaj monokristalaj siliciaj fornegaj hejtiloj estis faritaj el obstinaj metaloj kiel volframo kaj molibdeno. Kun la kreskanta matureco de grafita pretiga teknologio, la elektraj propraĵoj de la ligo inter grafitaj komponantoj fariĝis stabilaj, kaj monokristalaj siliciaj fornaj hejtiloj tute anstataŭigis volframon, molibdenon kaj aliajn materialajn hejtilojn. Nuntempe, la plej uzata grafita materialo estas izostatika grafito. la izostatika grafita preparteknologio de mia lando estas relative postiĝinta, kaj la plej multaj el la grafitaj materialoj uzataj en la hejma fotovoltaeca industrio estas importitaj el eksterlando. Eksterlandaj izostataj grafitaj fabrikistoj ĉefe inkluzivas Germanan SGL, Japanan Tokai Carbon, Japanan Toyo Tanso, ktp. En Czochralski-monokristalaj siliciaj fornoj foje estas uzataj C/C kunmetitaj materialoj, kaj ili komencis uzi por fabriki riglilojn, nuksojn, krisolojn, ŝarĝon. teleroj kaj aliaj komponantoj. Karbono/karbono (C/C) kunmetaĵoj estas karbonfibro plifortikigitaj karbon-bazitaj kunmetaĵoj kun serio de bonegaj propraĵoj kiel ekzemple alta specifa forto, alta specifa modulo, malalta termika ekspansiokoeficiento, bona elektra kondukteco, alta frakturforto, malalta specifa pezo, rezisto al termika ŝoko, rezisto al korodo kaj al alta temperatura rezisto. Nuntempe, ili estas vaste uzataj en aerospaco, vetkuro, biomaterialoj kaj aliaj kampoj kiel novaj alttemperaturaj strukturaj materialoj. Nuntempe, la ĉefaj proplempunktoj renkontitaj de hejmaj C/C-kunmetaĵoj daŭre estas kostaj kaj industriigaj aferoj.
Estas multaj aliaj materialoj uzataj por fari termikajn kampojn. Karbonfibro plifortigita grafito havas pli bonajn mekanikajn ecojn; sed ĝi estas pli multekosta kaj havas aliajn postulojn por dezajno.Silicia karbido (SiC)estas pli bona materialo ol grafito en multaj aspektoj, sed estas multe pli multekoste kaj malfacile prepari grandvolumajn partojn. Tamen, SiC ofte estas uzata kiel aCVD-tegaĵopliigi la vivon de grafitaj partoj elmontritaj al koroda silicia monooksida gaso, kaj ankaŭ povas redukti poluadon de grafito. La densa CVD-siliciokarbura tegaĵo efike malhelpas poluaĵojn ene de la mikropora grafita materialo atingi la surfacon.
Alia estas CVD-karbono, kiu ankaŭ povas formi densan tavolon super la grafita parto. Aliaj alttemperaturaj imunaj materialoj, kiel molibdeno aŭ ceramikaj materialoj, kiuj povas kunekzisti kun la medio, povas esti uzitaj kie ekzistas neniu risko de poluado de la fandado. Tamen, oksidceramikaĵo estas ĝenerale limigita en sia aplikebleco al grafitmaterialoj ĉe altaj temperaturoj, kaj ekzistas malmultaj aliaj opcioj se izolajzo estas postulata. Unu estas sesangula boronitruro (foje nomata blanka grafito pro similaj propraĵoj), sed la mekanikaj trajtoj estas malbonaj. Molibdeno estas ĝenerale uzita racie por alttemperaturaj situacioj pro sia modera kosto, malalta difuzofteco en siliciokristaloj, kaj tre malalta apartigkoeficiento de proksimume 5×108, kiu permesas certan kvanton de molibdenpoluado antaŭ detruado de la kristalstrukturo.
2. Termizolaj materialoj
La plej ofte uzata izola materialo estas karbona sento en diversaj formoj. Karbona felto estas farita el maldikaj fibroj, kiuj funkcias kiel izolajzo ĉar ili blokas termikan radiadon plurfoje sur mallonga distanco. La mola karbosento estas teksita en relative maldikajn foliojn de materialo, kiuj tiam estas tranĉitaj en la deziratan formon kaj malloze fleksitaj en akcepteblan radiuson. Resanigitaj sentoj estas kunmetitaj de similaj fibraj materialoj, kaj karbon-enhava ligilo estas uzata por ligi la disigitajn fibrojn en pli solidan kaj formitan objekton. La uzo de kemia vapordemetado de karbono anstataŭe de ligilo povas plibonigi la mekanikajn trajtojn de la materialo.
Tipe, la ekstera surfaco de la termoizola resaniga sento estas kovrita per kontinua grafita tegaĵo aŭ tavoleto por redukti erozion kaj eluziĝon same kiel partiklan poluadon. Aliaj specoj de karbon-bazitaj termoizolaj materialoj ankaŭ ekzistas, kiel ekzemple karbonŝaŭmo. Ĝenerale, grafitigitaj materialoj estas evidente preferitaj ĉar grafitiĝo multe reduktas la surfacareon de la fibro. La elgasado de ĉi tiuj altsurfacaj materialoj estas multe reduktita, kaj necesas malpli da tempo por pumpi la fornon al taŭga vakuo. Alia estas C/C kunmetita materialo, kiu havas elstarajn karakterizaĵojn kiel malpeza pezo, alta difekto-toleremo kaj alta forto. Uzita en termikaj kampoj por anstataŭigi grafitajn partojn signife reduktas la oftecon de anstataŭigo de grafitaj partoj, plibonigas monokristalan kvaliton kaj produktadstabilecon.
Laŭ la klasifiko de krudmaterialo, karbon-sento povas esti dividita en poliakrilonitril-bazitan karbon-senton, viskoz-bazitan karbon-senton kaj tonalt-bazitan karbon-senton.
Poliakrilonitril-bazita karbonfelto havas grandan cindroenhavon. Post alt-temperatura traktado, la ununura fibro fariĝas fragila. Dum operacio, estas facile generi polvon por polui la medion de la forno. Samtempe, la fibro povas facile eniri la porojn kaj spirajn vojojn de la homa korpo, kio estas malutila por la homa sano. Viskoz-bazita karbona sento havas bonan termizolan rendimenton. Ĝi estas relative mola post varma traktado kaj ne facilas generi polvon. Tamen, la sekco de la kruda fibro bazita en viskozo estas neregula, kaj estas multaj fendoj sur la fibrosurfaco. Estas facile generi gasojn kiel C02 sub la oksigena atmosfero de la CZ-silicia forno, kaŭzante la precipitaĵon de oksigenaj kaj karbonaj elementoj en la monokristala silicia materialo. La ĉefaj produktantoj inkluzivas germanan SGL kaj aliajn kompaniojn. Nuntempe, la plej vaste uzata en la duonkondukta monokristala industrio estas peĉ-bazita karbon-sento, kiu havas pli malbonan termizolan agadon ol viskoz-bazita karbon-sento, sed tonalt-bazita karbon-sento havas pli altan purecon kaj pli malaltan polvan emision. Produktantoj inkludas Kureha Chemical de Japanio kaj Osaka Gas.
Ĉar la formo de karbona sento ne estas fiksita, estas maloportune funkcii. Nun multaj kompanioj evoluigis novan termoizolan materialon bazitan sur karbona felto resanigita karbona felto. Resanigita karbon-sento, ankaŭ nomata malmola sento, estas karbon-sento kun certa formo kaj mem-subtena posedaĵo post kiam mola sento estas trempita per rezino, lamenigita, resanigita kaj karbonigita.
La kreskokvalito de monokristalina silicio estas rekte tuŝita de la termika medio, kaj karbonfibraj termoizolaj materialoj ludas ŝlosilan rolon en ĉi tiu medio. Karbonfibro termika izolado mola sento ankoraŭ havas signifan avantaĝon en la fotovoltaa duonkondukta industrio pro ĝia kosta avantaĝo, bonega termika izolado efiko, fleksebla dezajno kaj agordebla formo. Krome, karbonfibro malmola termika izolado sento havos pli grandan disvolvan spacon en la termokampa materiala merkato pro ĝia certa forto kaj pli alta operaco. Ni kompromitas esploradon kaj disvolviĝon en la kampo de termoizolaj materialoj, kaj kontinue optimumigas produktan agadon por antaŭenigi la prosperon kaj disvolviĝon de la fotovoltaa duonkondukta industrio.
Afiŝtempo: Jun-12-2024