Pêvajoya mezinbûna silicon monocrystalline bi tevahî di qada germî de pêk tê. Zeviyek germî ya baş ji bo baştirkirina kalîteya krîstalan guncan e û xwedan karîgeriyek krîstalîzasyonek bilind e. Sêwirana zeviya termal bi piranî guheztinên pileyên germahiyê yên di qada termal a dînamîkî de û herikîna gazê ya di jûreya firnê de diyar dike. Cûdahiya di materyalên ku di warê termal de têne bikar anîn rasterast jiyana karûbarê qada termal diyar dike. Zeviyek germî ya ne maqûl ne tenê ne dijwar e ku krîstalên ku hewcedariyên kalîteyê bicîh bînin, lê di heman demê de nekare di bin hin hewcedariyên pêvajoyê de bi tevahî monokrîstal mezin bibe. Ji ber vê yekê pîşesaziya silicon monokrîstal a rasterast-kêşanê sêwirana zeviya termal wekî teknolojiya herî bingehîn dihesibîne û di lêkolîn û pêşkeftina qada germî de hêza mirov û çavkaniyên madî yên mezin veberhênan dike.
Pergala termal ji cûrbecûr materyalên zeviyê termal pêk tê. Em tenê bi kurtasî materyalên ku di warê termal de têne bikar anîn destnîşan dikin. Di derbarê belavkirina germahiyê de li qada germî û bandora wê ya li ser kişandina krîstal, em ê li vir analîz nekin. Materyalên zeviya germî behsa avahî û beşa însulasyona germê ya di jûreya firna valahiya mezinbûna krîstal de dike, ku ji bo afirandina dabeşek germahiya guncaw li dora helîna nîvconductor û krîstalê pêdivî ye.
1. Materyalên avahiya qada germî
Materyalên piştgirî yên bingehîn ji bo rêbaza rasterast-kêşanê ya mezinbûna siliconê monokrîstal grafît-paqijiya bilind e. Materyalên grafît di pîşesaziya nûjen de rolek pir girîng dileyzin. Ew dikarin wekî hêmanên avahîsaziyê yên qada germê wekî wekîheaters, lûleyên rêber, cruciblesDi amadekirina siliconê monokrîstal bi rêbaza Czochralski de lûleyên însulasyonê, tepsiyên krîsê û hwd.
Materyalên Graphitetêne hilbijartin ji ber ku ew hêsan in ku di cildên mezin de têne amadekirin, dikarin bêne hilberandin û li hember germên bilind berxwedêr in. Karbonê di forma elmas an grafît de ji her hêman an pêkhateyek xwedan xalek helînê ye. Materyalên grafît, nemaze di germahiyên bilind de, pir bi hêz in, û gerîdeya wan a elektrîkî û germî jî pir baş e. Ragihandina wê ya elektrîkê wê wekî agermakirmal. Ew xwedan hevrêzek germî ya têrker e, ku dihêle germa ku ji hêla germkerê ve hatî hilberandin bi rengek yeksan li ser xav û beşên din ên qada germê were belav kirin. Lêbelê, di germên bilind de, nemaze li ser dûrên dirêj, moda sereke ya veguheztina germê tîrêj e.
Parçeyên grafîtê di destpêkê de ji pariyên karbonaceous ên xweş ên ku bi binderek ve têne tevlihev kirin û ji hêla extrusion an zexta isostatîk ve têne çêkirin têne çêkirin. Parçeyên grafîtê yên qalîteya bilind bi gelemperî bi isostatîkî têne pêçandin. Tevahiya parçê yekem carbonîzekirin û dûv re di germahiyên pir bilind de, nêzî 3000°C, tê grafîkirin. Parçeyên ku ji van hemî perçeyan têne hilberandin bi gelemperî di atmosferek klor-kêmkirî de di germahiyên bilind de têne paqij kirin da ku qirêjiya metalê ji holê rakin da ku pêdiviyên pîşesaziya nîvconductor bicîh bînin. Lêbelê, tewra piştî paqijkirina birêkûpêk, asta qirêjiya metalê ji ya ku destûr ji materyalên monokrîstal ên silicon re hatî destûr bi çend rêzan mezintir e. Ji ber vê yekê, pêdivî ye ku di sêwirana zeviya germî de baldar were girtin da ku pêşî li gemariya van hêmanan bigire ku nekeve rûxara helandinê an krîstalê.
Materyalên grafîtê piçekî diherikin, ev yek hêsantir dike ku metala mayî ya hundur bigihîje rûxê. Digel vê yekê, silicon monoksît ku di gaza paqijkirinê ya li dora rûbera grafît de heye, dikare bikeve nav piraniya materyalan û bertek nîşan bide.
Germên firnê yên siliconê yên monokrîstalîn ên destpêkê ji metalên nerazî yên wekî tungsten û molîbdenê hatine çêkirin. Bi zêdebûna mezinbûna teknolojiya hilberîna grafîtê re, taybetmendiyên elektrîkê yên pêwendiya di navbera pêkhateyên grafîtê de domdar bûne, û germkerên sobeya silicon monokrîstal bi tevahî li şûna tungsten, molîbdenum û germkerên din ên materyalê girtine. Heya nuha, materyalê grafîtê ya ku herî zêde tê bikar anîn grafît îsostatî ye. Teknolojiya amadekirina grafîtê îsostatîkî ya welatê min nisbeten paşdemayî ye, û piraniya materyalên grafîtê ku di pîşesaziya fotovoltaîk a navxweyî de têne bikar anîn ji derveyî welêt têne derxistin. Hilberînerên grafîta îsostatî yên biyanî bi giranî SGL-ya Almanya, Tokai Carbon a Japonî, Toyo Tanso ya Japonî, hwd. Di firneyên sîlîkonê yên monokrîstalîn ên Czochralski de, carinan materyalên pêkhatî yên C/C têne bikar anîn û wan ji bo çêkirina gul, gwîz, kaxez, lewheyên û pêkhateyên din. Kompozîtên karbon/karbon (C/C) pêkhateyên karbonê yên bi fîbera karbonê ne ku bi rêzek taybetmendiyên hêja yên wekî hêza taybetî ya bilind, modula taybetî ya bilind, rêjeya berfirehbûna germî ya nizm, veguheztina elektrîkê ya baş, hişkiya şikestî ya bilind, giraniya taybetî ya kêm, berxwedana şokê termal, berxwedana korozyonê, û berxwedana germahiya bilind. Heya nuha, ew bi berfirehî di asmanî, pêşbazî, biyomaterial û warên din de wekî materyalên avahiyek nû yên berxwedêr ên germahiya bilind têne bikar anîn. Heya nuha, kêşeyên sereke yên ku ji hêla pêkhateyên navxweyî yên C/C ve têne rûbirû hîn jî pirsgirêkên lêçûn û pîşesaziyê ne.
Gelek materyalên din hene ku ji bo çêkirina zeviyên germî têne bikaranîn. Grafîta bi fîbera karbonê ya bihêzkirî xwedan taybetmendiyên mekanîkî yên çêtir e; lê ew bihatir e û ji bo sêwiranê pêdiviyên din jî hene.Silicon carbide (SiC)ji gelek aliyan ve ji grafît maddeyek çêtir e, lê amadekirina perçeyên cildê mezin pir bihatir û dijwartir e. Lêbelê, SiC bi gelemperî wekî wekî tê bikar anînÇêkirina CVDji bo zêdekirina jiyana parçeyên grafîtê yên ku dikevin ber gaza silicon monoksît a korozîf, û di heman demê de dikare qirêjiya grafît kêm bike. Xwarina karbîd a silicon a CVD bi bandor rê li ber gemarên di hundurê materyalê grafîtê mîkroporoz de digire ku bigihîje rûxê.
Yeka din karbona CVD ye, ku di heman demê de dikare li jor beşa grafîtê jî tebeqek qels ava bike. Materyalên din ên berxwedêr ên germahiya bilind, mîna molîbdenum an materyalên seramîk ên ku dikarin bi hawîrdorê re bijîn, dikarin li cîhê ku xetera pîskirina helandinê tune be bikar bînin. Lêbelê, seramîkên oksîdê bi gelemperî di serîlêdana wan de ji materyalên grafît re di germahiyên bilind de sînordar in, û heke însulasyon hewce be çend vebijarkên din hene. Yek jê nîtrîda boronê hexagonal e (carinan ji ber taybetmendiyên wekhev jê re grafît spî tê gotin), lê taybetmendiyên mekanîkî nebaş in. Molybdenum bi gelemperî ji bo rewşên germahiya bilind bi maqûl tê bikar anîn ji ber ku lêçûna wê ya nerm, rêjeya belavbûna kêm di krîstalên silicon de, û hevberek veqetandinê ya pir kêm bi qasî 5 × 108, ku destûrê dide mîqdarek qirêjiya molîbdenumê berî ku avahiya krîstal hilweşîne.
2. Materyalên insulasyona germî
Materyalên insulasyonê yên ku herî zêde tê bikar anîn karbona ku di cûrbecûr de tê hîskirin e. Hestên karbonê ji fiberên zirav têne çêkirin, ku wekî îzolasyonê tevdigerin ji ber ku ew tîrêjên germê gelek caran li ser mesafeyek kurt asteng dikin. Hessa karbonê ya nerm di nav pelên materyalê yên nisbeten tenik de tê xêzkirin, ku dûv re di şeklê xwestinê de têne qut kirin û bi hişkî di nav tîrêjek maqûl de têne rijandin. Kevirên paqijkirî ji materyalên fîberê yên mîna hev pêk têne, û girêkek ku karbonê vedihewîne tê bikar anîn da ku fîberên belavbûyî bi tiştek zexmtir û şikildar ve girêbide. Bikaranîna barkirina buhara kîmyewî ya karbonê li şûna binder dikare taybetmendiyên mekanîkî yên materyalê baştir bike.
Bi gelemperî, rûyê derveyî ya hestiyarkirina însulasyona germê bi pêçek grafîtek domdar an pelika domdar tê pêçandin da ku erozyon û xitimandin û her weha gemariya perçeyan kêm bike. Cûreyên din ên materyalên insulasyona germî yên li ser bingeha karbonê jî hene, wek kefka karbonê. Bi gelemperî, materyalên grafîtkirî eşkere têne tercîh kirin ji ber ku grafîtî pir qada rûkalê kêm dike. Derketina gazê ya van materyalên rûbera bilind pir kêm dibe, û ji bo pompkirina firnê ber bi valahiya maqûl de kêmtir wext digire. Ya din jî materyalê pêkhatî C/C ye, ku xwedan taybetmendiyên berbiçav ên wekî giraniya sivik, tolerasyona zirarê ya bilind û hêza bilind e. Di zeviyên termal de têne bikar anîn da ku perçeyên grafîtê biguhezînin frekansa guheztina parçeyên grafît bi girîngî kêm dike, kalîteya monokrîstalîn û aramiya hilberînê baştir dike.
Li gorî dabeşkirina madeya xav, hestiya karbonê dikare li hestiya karbonê-based polyacrylonitrile, hesta karbonê-based viscose, û hesta karbonê-based pitch were dabeş kirin.
Hestê karbonê-based polyacrylonitrile xwedî naverokek mezin a ax e. Piştî tedawiya germahiya bilind, fiber yekane şikestî dibe. Di dema xebatê de, hilberandina tozê hêsan e ku hawîrdora firnê qirêj bike. Di heman demê de, fiber dikare bi hêsanî têkeve por û rêça nefesê ya laşê mirov, ku ji bo tenduristiya mirov zirarê dike. Hestê karbonê-based viskozê xwedan performansa însulasyona germî ya baş e. Ew piştî dermankirina germê bi rengek nerm e û ne hêsan e ku tozê çêbike. Lêbelê, beşa xaça fîbera xav a li ser bingeha vîskozê ne rêkûpêk e, û li ser rûbera fîberê gelek hêlîn hene. Hilberîna gazên wekî C02 di bin atmosfera oksîjenê ya sobeya siliconê CZ de hêsan e, ku dibe sedema barîna oksîjen û hêmanên karbonê di materyalê silicon monokrîstal de. Hilberînerên sereke SGL Alman û pargîdaniyên din hene. Heya nuha, ya ku herî zêde di pîşesaziya monokrîstalîn a nîvconductor de tê bikar anîn hesta karbonê-based pitch e, ku xwedan performansa îzolasyona germî ya ji hestiya karbonê-viscose-yê xirabtir e, lê hesta karbonê-based pitch xwedan paqijîyek bilindtir e û belavbûna tozê kêmtir e. Hilberîner di nav Japonya Kureha Chemical û Osaka Gas de ne.
Ji ber ku şiklê hestê karbonê ne rast e, xebitandin nerehet e. Naha gelek pargîdanî li ser bingeha karbona hîskirî ya karbonê ya felqkirî materyalek însulasyona germê ya nû pêş xistine. Hestên karbonê yên saxkirî, ku jê re hestiyar hişk jî tê gotin, karbonek hestiyar e ku bi rengek diyarkirî û taybetmendiyek xwe-parastinê ye piştî ku hestiyar a nerm bi rezîn tê rijandin, tê pelçiqandin, hişk kirin û karbonîze kirin.
Qalîteya mezinbûna silicona monokrîstalîn rasterast ji hêla hawîrdora germî ve tê bandor kirin, û materyalên insulasyona germî ya karbonê di vê jîngehê de rolek sereke dileyzin. Ji ber feydeya lêçûn, bandora însulasyona germî ya hêja, sêwirana maqûl û şeklê xwerû, hê jî di pîşesaziya nîvconduktorê fotovoltaîk de hesta nerm a fîbera karbonê xwedan avantajek girîng e. Digel vê yekê, ji ber hin hêza wê û xebitandina wê ya bilind, hestiyarkirina germê ya hişk a fîbera karbonê dê di bazara materyalê qada germî de cîhê pêşkeftina mezintir hebe. Em bi vekolîn û pêşkeftinê di warê materyalên însulasyona germî de pabend in, û bi domdarî performansa hilberê xweştir dikin da ku bextewarî û pêşkeftina pîşesaziya nîvconduktorê fotovoltaîk pêşve bibin.
Dema şandinê: Jun-12-2024