Tha am pròiseas fàis de silicon monocrystalline air a dhèanamh gu tur anns an raon teirmeach. Tha raon teirmeach math cuideachail airson càileachd criostalan a leasachadh agus tha èifeachdas criostalachaidh nas àirde aige. Tha dealbhadh an raon teirmeach gu ìre mhòr a’ dearbhadh na h-atharrachaidhean ann an caisead teòthachd anns an raon teirmeach fiùghantach agus sruthadh gas anns an t-seòmar fhùirneis. Tha an eadar-dhealachadh anns na stuthan a thathar a’ cleachdadh anns an raon teirmeach gu dìreach a’ dearbhadh beatha seirbheis an raoin teirmeach. Tha raon teirmeach mì-reusanta chan e a-mhàin duilich criostalan fhàs a choinnicheas ri riatanasan càileachd, ach cuideachd chan urrainn dhaibh monocrystalline iomlan fhàs fo riatanasan pròiseas sònraichte. Sin as coireach gu bheil gnìomhachas silicon monocrystalline tarraing dìreach a’ meas dealbhadh raon teirmeach mar an teicneòlas as bunaitiche agus a ’tasgadh goireasan mòra agus goireasan stuthan ann an rannsachadh agus leasachadh raointean teirmeach.
Tha an siostam teirmeach air a dhèanamh suas de dhiofar stuthan achadh teirmeach. Cha toir sinn a-steach ach goirid na stuthan a thathar a’ cleachdadh anns an raon teirmeach. A thaobh cuairteachadh teòthachd anns an raon teirmeach agus a bhuaidh air tarraing criostail, cha bhith sinn ga sgrùdadh an seo. Tha an stuth achaidh teirmeach a ’toirt iomradh air structar agus pàirt insulation teirmeach anns an t-seòmar fùirneis falamh de fhàs criostail, a tha riatanach airson cuairteachadh teòthachd iomchaidh a chruthachadh timcheall air an leaghadh semiconductor agus criostal.
1. Stuth structar achadh teirmeach
Is e grafait fìor-ghlan an stuth taice bunaiteach airson an dòigh tarraing dìreach airson fàs silicon monocrystalline. Tha àite glè chudromach aig stuthan grafait ann an gnìomhachas an latha an-diugh. Faodar an cleachdadh mar phàirtean structarail achadh teas leithidluchd-teasachaidh, pìoban treòrachaidh, crucibles, pìoban insulation, treallaich breabadair, msaa ann a bhith ag ullachadh silicon monocrystalline leis an dòigh Czochralski.
Stuthan graphiteair an taghadh leis gu bheil iad furasta an ullachadh ann an meudan mòra, faodar an giullachd agus gu bheil iad an aghaidh teòthachd àrd. Tha ìre leaghaidh nas àirde aig carbon ann an cruth daoimean no grafait na eileamaid no todhar sam bith. Tha stuthan grafait gu math làidir, gu sònraichte aig teòthachd àrd, agus tha an giùlan dealain is teirmeach aca gu math math cuideachd. Tha an giùlan dealain aige ga dhèanamh freagarrach mar ateasadairstuth. Tha co-èifeachd giùlan teirmeach riarachail aige, a leigeas leis an teas a ghineadh an teasadair a bhith air a chuairteachadh gu cothromach don bhreabadair agus pàirtean eile den raon teas. Ach, aig teòthachd àrd, gu sònraichte thar astaran fada, is e rèididheachd am prìomh dhòigh gluasad teas.
Tha pàirtean graifit air an dèanamh an toiseach de ghràineanan carbonaceous grinn measgaichte le inneal-ceangail agus air an cruthachadh le eas-tharraing no brùthadh isostatic. Mar as trice bidh pàirtean grafait àrd-inbhe air am brùthadh gu isostatically. Tha am pìos gu lèir air a charbonachadh an toiseach agus an uairsin air a ghrafachadh aig teòthachd fìor àrd, faisg air 3000 ° C. Mar as trice bidh na pàirtean air an giullachd bho na pìosan slàn sin air an glanadh ann an àile anns a bheil clòirin aig teòthachd àrd gus truailleadh meatailt a thoirt air falbh gus coinneachadh ri riatanasan a ’ghnìomhachais semiconductor. Ach, eadhon às deidh glanadh ceart, tha an ìre truailleadh meatailt grunn òrdughan meud nas àirde na an ìre a tha ceadaichte airson stuthan monocrystalline silicon. Mar sin, feumar a bhith faiceallach ann an dealbhadh raon teirmeach gus casg a chuir air truailleadh nan co-phàirtean sin bho bhith a ’dol a-steach don uachdar leaghaidh no criostal.
Tha stuthan graphite beagan permeable, a tha ga dhèanamh furasta don mheatailt a tha air fhàgail a-staigh an uachdar a ruighinn. A bharrachd air an sin, faodaidh an silicon monoxide a tha an làthair anns a ’gas glanaidh timcheall uachdar a’ ghrafait a dhol a-steach don mhòr-chuid de stuthan agus freagairt.
Bha luchd-teasachaidh fùirneis silicon monocrystalline tràth air an dèanamh de mheatailtean teas-teasachaidh leithid tungsten agus molybdenum. Mar a tha teicneòlas giollachd grafait a ’sìor fhàs, tha feartan dealain a’ cheangail eadar co-phàirtean grafait air fàs seasmhach, agus tha teasadairean fùirneis silicon monocrystalline air a dhol an àite tungsten, molybdenum agus teasadairean stuthan eile. Aig an àm seo, is e grafait isostatic an stuth grafait as fharsainge. tha teicneòlas ullachaidh grafait isostatic na mo dhùthaich gu ìre mhath air ais, agus tha a’ mhòr-chuid de na stuthan grafait a thathas a’ cleachdadh ann an gnìomhachas photovoltaic dachaigheil air an toirt a-steach bho thall thairis. Tha luchd-saothrachaidh grafait isostatic cèin sa mhòr-chuid a’ toirt a-steach SGL na Gearmailt, Tokai Carbon Iapan, Toyo Tanso Iapan, msaa. plataichean agus co-phàirtean eile. Tha co-phàirtean carbon / carbon (C / C) nan companaidhean stèidhichte air gualain ath-neartaichte le fiber carbon le sreath de fheartan sàr-mhath leithid neart sònraichte àrd, modulus sònraichte àrd, co-èifeachd leudachaidh teirmeach ìosal, deagh ghiùlan dealain, cruas briste àrd, grabhataidh sònraichte ìosal, strì an aghaidh clisgeadh teirmeach, strì an aghaidh creimeadh, agus strì an aghaidh teòthachd àrd. Aig an àm seo, tha iad air an cleachdadh gu farsaing ann an aerospace, rèisean, bith-stuthan agus raointean eile mar stuthan structarail àrd-teòthachd ùr. Aig an àm seo, tha na prìomh bhotail a choinnicheas stuthan dachaigheil C / C fhathast nan cùisean cosgais is gnìomhachais.
Tha mòran stuthan eile air an cleachdadh airson raointean teirmeach a dhèanamh. Tha feartan meacanaigeach nas fheàrr aig grafait ath-neartaichte le fiber carbon; ach tha e nas daoire agus tha riatanasan eile ann airson dealbhadh.Silicon carbide (SiC)Tha e na stuth nas fheàrr na grafait ann an iomadh taobh, ach tha e tòrr nas daoire agus nas duilghe pàirtean mòra ullachadh. Ach, bidh SiC gu tric air a chleachdadh mar aCòmhdach CVDgus beatha pàirtean grafait a mheudachadh a tha fosgailte do gas silicon monoxide creimneach, agus faodaidh e cuideachd truailleadh bho ghrafait a lughdachadh. Bidh an còmhdach dùmhail CVD silicon carbide gu h-èifeachdach a ’cur casg air truailleadh taobh a-staigh an stuth grafait microporous bho bhith a’ ruighinn an uachdar.
Is e fear eile CVD carbon, a dh ’fhaodadh cuideachd còmhdach tiugh a chruthachadh os cionn a’ phàirt grafait. Faodar stuthan eile a tha an aghaidh teòthachd àrd, leithid molybdenum no stuthan ceirmeag a dh’ fhaodas a bhith còmhla ris an àrainneachd, a chleachdadh far nach eil cunnart ann gun tèid an leaghadh a thruailleadh. Ach, sa chumantas tha ceirmeag ogsaid cuibhrichte a thaobh mar a tha iad iomchaidh airson stuthan grafait aig teòthachd àrd, agus chan eil mòran roghainnean eile ann ma tha feum air insulation. Is e aon dhiubh boron nitride sia-thaobhach (ris an canar uaireannan grafait geal air sgàth feartan co-chosmhail), ach tha na feartan meacanaigeach truagh. Mar as trice bidh molybdenum air a chleachdadh gu reusanta airson suidheachaidhean teòthachd àrd air sgàth a chosgais meadhanach, ìre sgaoilidh ìosal ann an criostalan sileacain, agus co-èifeachd sgaraidh glè ìosal de mu 5 × 108, a leigeas le cuid de thruailleadh molybdenum mus sgriosar an structar criostal.
2. Stuthan insulation teirmeach
Is e an stuth insulation as cumanta faireachdainn gualain ann an diofar chruthan. Tha faireachdainn gualain air a dhèanamh de fhiodh tana, a bhios ag obair mar insulation oir bidh iad a’ bacadh rèididheachd teirmeach grunn thursan thar astar goirid. Tha am faireachdainn bog gualain air fhighe a-steach do dhuilleagan tana de stuth, a tha an uairsin air an gearradh a-steach don chumadh a tha thu ag iarraidh agus air an lùbadh gu teann ann an radius reusanta. Tha faireachdainn leigheis air a dhèanamh suas de stuthan snàithleach coltach ris, agus thathas a’ cleachdadh inneal-ceangail anns a bheil gualain gus na snàithleanan sgaoilte a cheangal ri nì nas cruaidhe agus nas cumadh. Faodaidh cleachdadh tasgadh ceò ceimigeach de charbon an àite inneal-ceangail feartan meacanaigeach an stuth a leasachadh.
Mar as trice, tha uachdar a-muigh an fhaireachdainn ciùraigidh insulation teirmeach air a chòmhdach le còmhdach grafait leantainneach no foil gus crìonadh agus caitheamh a lughdachadh a bharrachd air truailleadh gràineach. Tha seòrsachan eile de stuthan insulation teirmeach stèidhichte air carbon ann cuideachd, leithid foam gualain. San fharsaingeachd, tha e follaiseach gur fheàrr le stuthan grafaitichte oir tha grafaitachadh gu mòr a’ lughdachadh farsaingeachd uachdar an t-snàithleach. Tha lùghdachadh mòr air mar a tha na stuthan àrd-uachdair sin a’ dol a-mach, agus bheir e nas lugha ùine airson an fhùirneis a phumpadh gu àite falamh iomchaidh. Is e fear eile stuth co-dhèanta C / C, aig a bheil feartan sònraichte leithid cuideam aotrom, fulangas milleadh àrd agus neart àrd. Bidh cleachdadh ann an raointean teirmeach gus pàirtean grafait a chuir an àite gu mòr a ’lughdachadh tricead ath-chuir pàirtean grafait, a’ leasachadh càileachd monocrystalline agus seasmhachd cinneasachaidh.
A rèir seòrsachadh stuthan amh, faodar faireachdainn gualain a roinn ann am faireachdainn gualain stèidhichte air polyacrylonitrile, faireachdainn gualain stèidhichte air vioscose, agus faireachdainn gualain stèidhichte air pitch.
Tha susbaint mòr luaith ann am faireachdainn gualain stèidhichte air polyacrylonitrile. Às deidh làimhseachadh aig teòthachd àrd, bidh an aon snàithleach a ’fàs brisg. Rè obrachadh, tha e furasta duslach a ghineadh gus àrainneachd an fhùirneis a thruailleadh. Aig an aon àm, faodaidh an snàithleach a dhol a-steach gu pores agus slighe analach bodhaig an duine, a tha cronail do shlàinte dhaoine. Tha deagh choileanadh insulation teirmeach aig faireachdainn gualain stèidhichte air viscose. Tha e an ìre mhath bog às deidh làimhseachadh teas agus chan eil e furasta duslach a ghineadh. Ach, tha an tar-roinn den snàithleach amh stèidhichte air vioscose neo-riaghailteach, agus tha mòran claisean air uachdar an t-snàithleach. Tha e furasta gasaichean leithid C02 a ghineadh fo àile oxidizing an fhùirneis silicon CZ, ag adhbhrachadh sileadh ogsaidean agus eileamaidean gualain anns an stuth silicon monocrystalline. Am measg nam prìomh luchd-saothrachaidh tha SGL Gearmailteach agus companaidhean eile. Aig an àm seo, is e faireachdainn gualain stèidhichte air pitch a th’ air a chleachdadh as fharsainge anns a’ ghnìomhachas monocrystalline semiconductor, aig a bheil coileanadh insulation teirmeach nas miosa na faireachdainn carbon stèidhichte air vioscose, ach tha faireachdainn gualain stèidhichte air pitch le purrachd nas àirde agus sgaoilidhean duslach nas ìsle. Am measg an luchd-saothrachaidh tha Kureha Chemical à Iapan agus Osaka Gas.
Leis nach eil cumadh faireachdainn gualain stèidhichte, tha e mì-ghoireasach obrachadh. A-nis tha mòran chompanaidhean air stuth insulation teirmeach ùr a leasachadh stèidhichte air faireachdainn gualain air a leigheas le carbon. Tha faireachdainn gualain leigheasach, ris an canar cuideachd faireachdainn cruaidh, na faireachdainn gualain le cumadh sònraichte agus seilbh fèin-sheasmhach às deidh faireachdainn bog a bhith air a lìonadh le roisinn, lannaichte, leigheas agus carbonized.
Tha an àrainneachd teirmeach a’ toirt buaidh dhìreach air càileachd fàis silicon monocrystalline, agus tha prìomh àite aig stuthan insulation teirmeach fiber carbon san àrainneachd seo. Tha buannachd mhòr fhathast aig faireachdainn bog insulation teirmeach fiber carbon anns a’ ghnìomhachas semiconductor photovoltaic air sgàth a bhuannachd cosgais, buaidh insulation teirmeach sàr-mhath, dealbhadh sùbailte agus cumadh gnàthaichte. A bharrachd air an sin, bidh barrachd àite leasachaidh aig faireachdainn insulation teirmeach cruaidh fiber carbon ann am margaidh stuthan achadh teirmeach air sgàth a neart sònraichte agus comas obrachaidh nas àirde. Tha sinn dealasach a thaobh rannsachadh agus leasachadh ann an raon stuthan insulation teirmeach, agus an-còmhnaidh a’ dèanamh an fheum as fheàrr de thoraidhean toraidh gus beairteas agus leasachadh a’ ghnìomhachas semiconductor photovoltaic adhartachadh.
Ùine puist: Jun-12-2024