Монокристалл цахиурын өсөлтийн процесс нь дулааны талбайд бүрэн явагддаг. Сайн дулааны талбай нь талстуудын чанарыг сайжруулахад тустай бөгөөд талсжилтын үр ашигтай байдаг. Дулааны талбайн дизайн нь динамик дулааны талбай дахь температурын градиентийн өөрчлөлт, зуухны камер дахь хийн урсгалыг ихээхэн тодорхойлдог. Дулааны талбайд ашигласан материалын ялгаа нь дулааны талбайн ашиглалтын хугацааг шууд тодорхойлдог. Үндэслэлгүй дулааны талбай нь чанарын шаардлага хангасан талстыг ургуулахад хэцүү төдийгүй тодорхой процессын шаардлагын дагуу бүрэн монокристал ургуулж чадахгүй. Ийм учраас шууд татах монокристал цахиурын үйлдвэрлэл нь дулааны талбайн дизайныг хамгийн гол технологи гэж үздэг бөгөөд дулааны талбайн судалгаа, боловсруулалтад асар их хүн хүч, материаллаг нөөцийг зарцуулдаг.
Дулааны систем нь янз бүрийн дулааны талбайн материалаас бүрдэнэ. Бид зөвхөн дулааны талбайд ашигласан материалыг товч танилцуулж байна. Дулааны талбайн температурын тархалт, түүний талстыг татахад үзүүлэх нөлөөллийн хувьд бид энд дүн шинжилгээ хийхгүй. Дулааны талбайн материал нь талст өсөлтийн вакуум зуухны камер дахь бүтэц, дулаан тусгаарлах хэсгийг хэлдэг бөгөөд энэ нь хагас дамжуулагч хайлмал ба болорыг тойрон температурын зохих хуваарилалтыг бий болгоход зайлшгүй шаардлагатай.
1. Дулааны талбайн бүтцийн материал
Нэг талст цахиурыг шууд татах аргын үндсэн туслах материал бол өндөр цэвэршилттэй бал чулуу юм. Графит материал нь орчин үеийн үйлдвэрлэлд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээрийг дулааны талбайн бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсэг болгон ашиглаж болнохалаагч, чиглүүлэгч хоолой, тигель, дулаалгын хоолой, тигель тавиур гэх мэт монокристалл цахиурыг Чехральскийн аргаар бэлтгэх.
Графит материалих хэмжээгээр бэлтгэхэд хялбар, боловсруулах боломжтой, өндөр температурт тэсвэртэй тул сонгосон. Алмаз эсвэл бал чулуу хэлбэртэй нүүрстөрөгч нь ямар ч элемент эсвэл нэгдлээс илүү хайлах цэгтэй байдаг. Графит материалууд нь ялангуяа өндөр температурт нэлээд хүчтэй бөгөөд цахилгаан болон дулаан дамжуулалт нь маш сайн байдаг. Түүний цахилгаан дамжуулах чанар нь үүнийг тохиромжтой болгодогхалаагчматериал. Энэ нь хангалттай дулаан дамжилтын илтгэлцүүртэй бөгөөд энэ нь халаагуураас үүссэн дулааныг тигель болон дулааны талбайн бусад хэсгүүдэд жигд хуваарилах боломжийг олгодог. Гэсэн хэдий ч өндөр температурт, ялангуяа хол зайд дулаан дамжуулах гол горим нь цацраг юм.
Графит хэсгүүд нь эхлээд холбогчтой холилдсон нүүрстөрөгчийн нарийн ширхэгтэй хэсгүүдээр хийгдсэн бөгөөд шахмал эсвэл изостатик шахалтаар үүсдэг. Өндөр чанартай бал чулуун эд ангиудыг ихэвчлэн изостатикаар дардаг. Бүхэл хэсэг нь эхлээд нүүрстөрөгчжиж, дараа нь маш өндөр температурт, 3000 ° C-д графит болдог. Эдгээр бүх хэсгүүдээс боловсруулсан эд ангиудыг хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийн шаардлагыг хангахын тулд металлын бохирдлыг арилгахын тулд ихэвчлэн өндөр температурт хлор агуулсан уур амьсгалд цэвэршүүлдэг. Гэсэн хэдий ч зохих ёсоор цэвэршүүлсний дараа ч металлын бохирдлын түвшин цахиурын монокристал материалд зөвшөөрөгдөх хэмжээнээс хэд дахин их байна. Тиймээс эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн бохирдол нь хайлмал эсвэл болор гадаргуу руу орохоос сэргийлж дулааны талбайн дизайныг анхаарах хэрэгтэй.
Графит материал нь бага зэрэг нэвчих чадвартай тул дотор нь үлдсэн металл гадаргуу дээр хүрэхэд хялбар болгодог. Нэмж дурдахад бал чулууны гадаргуугийн эргэн тойронд цэвэрлэх хийд агуулагдах цахиурын дутуу исэл нь ихэнх материалд нэвтэрч, урвалд ордог.
Эрт үеийн нэг талст цахиурын зуухны халаагуурыг вольфрам, молибден зэрэг галд тэсвэртэй металлаар хийсэн. Бал чулуу боловсруулах технологийн боловсорч гүйцсэнээр бал чулуун эд ангиудын холболтын цахилгаан шинж чанар тогтвортой болж, нэг талст цахиурын зуухны халаагуурууд вольфрам, молибден болон бусад материал халаагчийг бүрэн сольсон. Одоогийн байдлаар хамгийн өргөн хэрэглэгддэг графит материал бол изостатик бал чулуу юм. манай улсын изостатик бал чулуу бэлтгэх технологи харьцангуй хоцрогдсон бөгөөд дотоодын фото цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрт ашигладаг бал чулууны материалын ихэнхийг гадаадаас импортолдог. Гадны изостатик бал чулуу үйлдвэрлэгчид голдуу Германы SGL, Японы Tokai Carbon, Японы Тоёо Тансо гэх мэт компаниудыг багтаадаг. Czochralski монокристалл цахиурын зууханд заримдаа C/C нийлмэл материалыг ашигладаг бөгөөд тэдгээр нь боолт, самар, тигель, ачаа үйлдвэрлэхэд ашиглагдаж эхэлсэн. хавтан болон бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүд. Нүүрстөрөгч/нүүрстөрөгчийн (C/C) нийлмэл материалууд нь өндөр хувийн бат бэх, өндөр хувийн модуль, дулааны тэлэлтийн коэффициент бага, цахилгаан дамжуулах чадвар сайтай, хугарлын өндөр бат бөх чанар, хувийн жин багатай зэрэг олон гайхалтай шинж чанартай нүүрстөрөгчийн эслэгээр бэхжүүлсэн нүүрстөрөгч дээр суурилсан нийлмэл материал юм. дулааны цохилтод тэсвэртэй, зэврэлтэнд тэсвэртэй, өндөр температурт тэсвэртэй. Одоогийн байдлаар тэдгээрийг сансар огторгуй, уралдаан, биоматериал болон бусад салбарт өндөр температурт тэсвэртэй шинэ бүтцийн материал болгон өргөн ашиглаж байна. Одоогийн байдлаар дотоодын C/C нийлмэл материалд тулгараад байгаа гол саад бэрхшээл нь өртөг болон үйлдвэржилтийн асуудал хэвээр байна.
Дулааны талбайг бий болгоход ашигладаг өөр олон материал байдаг. Нүүрстөрөгчийн шилэн бэхжүүлсэн бал чулуу нь илүү сайн механик шинж чанартай байдаг; гэхдээ энэ нь илүү үнэтэй бөгөөд дизайнд тавигдах бусад шаардлагуудтай байдаг.Цахиурын карбид (SiC)олон талаараа бал чулуунаас илүү сайн материал боловч их хэмжээний эд анги бэлтгэхэд хамаагүй илүү үнэтэй, хэцүү байдаг. Гэсэн хэдий ч SiC нь ихэвчлэн ашиглагддагCVD бүрэхидэмхий цахиурын дутуу ислийн хийнд өртсөн бал чулууны эд ангиудын ашиглалтын хугацааг нэмэгдүүлэх, мөн бал чулуунаас үүсэх бохирдлыг бууруулах боломжтой. Нягт CVD цахиур карбидын бүрээс нь бичил сүвэрхэг бал чулуу материал доторх бохирдуулагчийг гадаргуу дээр хүрэхээс үр дүнтэй хамгаалдаг.
Өөр нэг нь CVD нүүрстөрөгч бөгөөд графит хэсгийн дээгүүр нягт давхарга үүсгэж болно. Хүрээлэн буй орчинтой зэрэгцэн орших молибден эсвэл керамик материал зэрэг өндөр температурт тэсвэртэй бусад материалыг хайлмаг бохирдуулах эрсдэлгүй газарт ашиглаж болно. Гэсэн хэдий ч исэл керамик нь өндөр температурт бал чулуун материалд хэрэглэхэд ерөнхийдөө хязгаарлагдмал байдаг бөгөөд хэрэв тусгаарлагч шаардлагатай бол өөр сонголтууд цөөн байдаг. Нэг нь зургаан өнцөгт борын нитрид (заримдаа ижил төстэй шинж чанартай тул цагаан бал чулуу гэж нэрлэдэг) боловч механик шинж чанар муутай байдаг. Молибден нь дунд зэргийн өртөгтэй, цахиурын талст дахь тархалтын хурд бага, 5х108 орчим ялгах коэффициент маш бага тул болор бүтцийг устгахаас өмнө молибдений тодорхой хэмжээний бохирдолд ордог тул ихэвчлэн өндөр температурт ашигладаг.
2. Дулаан тусгаарлах материал
Хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг дулаалгын материал бол янз бүрийн хэлбэрийн нүүрстөрөгчийн эсгий юм. Нүүрстөрөгчийн эсгий нь нимгэн утаснаас хийгдсэн бөгөөд дулааны цацрагийг богино зайд олон удаа хаадаг тул тусгаарлагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Зөөлөн нүүрстөрөгчийн эсгий нь харьцангуй нимгэн материалаар нэхмэл бөгөөд дараа нь хүссэн хэлбэрийг нь хайчилж, боломжийн радиустай нягт нугалав. Эдгэрсэн эсгий нь ижил төстэй эслэг материалаас бүрдэх бөгөөд тархсан утаснуудыг илүү хатуу, хэлбэртэй объект болгон холбоход нүүрстөрөгч агуулсан холбогчийг ашигладаг. Биндэрийн оронд нүүрстөрөгчийн химийн уурын хуримтлалыг ашиглах нь материалын механик шинж чанарыг сайжруулдаг.
Ихэвчлэн дулаан тусгаарлах эсгийн гаднах гадаргуу нь элэгдэл, элэгдэл, түүнчлэн тоосонцор бохирдлыг багасгахын тулд тасралтгүй бал чулуугаар бүрсэн эсвэл тугалган цаасаар бүрсэн байдаг. Нүүрстөрөгчийн хөөс зэрэг бусад төрлийн нүүрстөрөгч дээр суурилсан дулаан тусгаарлагч материалууд бас байдаг. Ерөнхийдөө графитжуулсан материалыг илүүд үздэг, учир нь графитжилт нь шилэн эсийн гадаргууг ихээхэн хэмжээгээр бууруулдаг. Эдгээр өндөр гадаргуутай материалын хий ялгаруулах нь ихээхэн багасч, зуухыг тохиромжтой вакуум руу шахахад бага хугацаа шаардагдана. Өөр нэг нь C/C нийлмэл материал бөгөөд энэ нь хөнгөн жинтэй, эвдрэлд тэсвэртэй, өндөр бат бэх зэрэг гайхалтай шинж чанартай байдаг. Бал чулуун эд ангиудыг солихын тулд дулааны талбайд ашигласан нь бал чулуун эд ангиудыг солих давтамжийг эрс багасгаж, монокристал чанар, үйлдвэрлэлийн тогтвортой байдлыг сайжруулдаг.
Түүхий эдийн ангиллаар нүүрстөрөгчийн эсгий нь полиакрилонитрил суурьтай карбон эсгий, наалдамхай суурьтай карбон эсгий, давирхайтай карбон эсгий гэж хуваагдана.
Полиакрилонитрил дээр суурилсан нүүрстөрөгчийн эсгий нь их хэмжээний үнсний агууламжтай байдаг. Өндөр температурт эмчилгээ хийсний дараа нэг ширхэг утас хэврэг болдог. Ашиглалтын явцад зуухны орчныг бохирдуулахын тулд тоосжилт үүсэхэд хялбар байдаг. Үүний зэрэгцээ эслэг нь хүний биеийн нүх сүв, амьсгалын замд амархан нэвтэрч, хүний эрүүл мэндэд хортой. Вискоз дээр суурилсан нүүрстөрөгчийн эсгий нь сайн дулаан тусгаарлагчтай. Энэ нь дулааны боловсруулалтын дараа харьцангуй зөөлөн бөгөөд тоосжилт үүсгэхэд хялбар биш юм. Гэсэн хэдий ч наалдамхай суурьтай түүхий эслэгийн хөндлөн огтлол нь жигд бус, шилэн гадаргуу дээр олон ховилтой байдаг. CZ цахиурын зуухны исэлдүүлэгч уур амьсгалд C02 зэрэг хий үүсгэхэд хялбар бөгөөд энэ нь цахиурын нэг талст материалд хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийн элементүүдийн хур тунадас үүсгэдэг. Гол үйлдвэрлэгчид нь Германы SGL болон бусад компаниуд юм. Одоогийн байдлаар хагас дамжуулагч монокристал үйлдвэрлэлд хамгийн өргөн хэрэглэгддэг нь наалдамхай суурьтай карбон эсгийтэй харьцуулахад дулаан тусгаарлах чанар муутай давирхайд суурилсан карбон эсгий юм, гэхдээ давирхайд суурилсан карбон эсгий нь илүү цэвэршилттэй, тоос ялгаруулах чадвар багатай байдаг. Үйлдвэрлэгчид нь Японы Kureha Chemical болон Osaka Gas юм.
Нүүрстөрөгчийн эсгий хэлбэр нь тогтдоггүй тул ажиллахад тохиромжгүй байдаг. Эдүгээ олон компани нүүрстөрөгчийн эсгийгээр хатаасан нүүрстөрөгчийн эсгий дээр суурилсан шинэ дулаан тусгаарлагч материалыг бүтээжээ. Зөөлөн эсгийг давирхайгаар шингээж, давхарлаж, хатууруулж, нүүрстөрөгчжүүлсний дараа тодорхой хэлбэр дүрстэй, бие даах шинж чанартай нүүрстөрөгчийн эсгийг хатуу эсгий гэж нэрлэдэг.
Нэг талст цахиурын өсөлтийн чанарт дулааны орчин шууд нөлөөлдөг бөгөөд энэ орчинд нүүрстөрөгчийн шилэн дулаан тусгаарлагч материал гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Нүүрстөрөгчийн шилэн дулаан тусгаарлагч зөөлөн эсгий нь зардлын давуу тал, маш сайн дулаан тусгаарлагч нөлөө, уян хатан загвар, тохируулга хийх хэлбэр зэргээрээ фотоволтайк хагас дамжуулагчийн салбарт чухал давуу талтай хэвээр байна. Нэмж дурдахад карбон файбер хатуу дулаан тусгаарлагч эсгий нь тодорхой хүч чадал, өндөр ажиллах чадвартай тул дулааны талбайн материалын зах зээлд илүү их орон зайтай байх болно. Бид дулаан тусгаарлагч материалын чиглэлээр судалгаа, хөгжүүлэлт хийж, фотоволтайк хагас дамжуулагчийн салбарын хөгжил цэцэглэлт, хөгжлийг дэмжихийн тулд бүтээгдэхүүний гүйцэтгэлийг тасралтгүй оновчтой болгох үүрэг хүлээдэг.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 6-р сарын 12