मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकन वृद्धिको गुणस्तर निर्धारण गर्ने महत्त्वपूर्ण सामग्री - थर्मल क्षेत्र

मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकनको वृद्धि प्रक्रिया थर्मल क्षेत्रमा पूर्ण रूपमा गरिन्छ। राम्रो थर्मल क्षेत्र क्रिस्टलको गुणस्तर सुधार गर्न अनुकूल छ र उच्च क्रिस्टलीकरण दक्षता छ। थर्मल फिल्डको डिजाइनले गतिशील थर्मल फिल्डमा तापमान ढाँचामा परिवर्तनहरू र फर्नेस च्याम्बरमा ग्यासको प्रवाहलाई ठूलो मात्रामा निर्धारण गर्दछ। थर्मल क्षेत्र मा प्रयोग सामाग्री मा भिन्नता सीधा थर्मल क्षेत्र को सेवा जीवन निर्धारण गर्दछ। एक अव्यावहारिक थर्मल क्षेत्र गुणस्तर आवश्यकताहरू पूरा गर्ने क्रिस्टलहरू बढ्न मात्र गाह्रो छैन, तर निश्चित प्रक्रिया आवश्यकताहरू अन्तर्गत पूर्ण मोनोक्रिस्टलाइन पनि बढ्न सक्दैन। यसैले प्रत्यक्ष-पुल मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकन उद्योगले थर्मल फिल्ड डिजाइनलाई सबैभन्दा मुख्य प्रविधिको रूपमा लिन्छ र थर्मल क्षेत्र अनुसन्धान र विकासमा ठूलो जनशक्ति र भौतिक स्रोतहरू लगानी गर्दछ।

थर्मल प्रणाली विभिन्न थर्मल क्षेत्र सामाग्री मिलेर बनेको छ। हामी थर्मल फिल्डमा प्रयोग हुने सामग्रीहरूको संक्षिप्त परिचय दिन्छौं। थर्मल फिल्डमा तापक्रम वितरण र क्रिस्टल तान्नमा यसको प्रभावको लागि, हामी यसलाई यहाँ विश्लेषण गर्दैनौं। थर्मल फिल्ड सामग्रीले क्रिस्टल वृद्धिको भ्याकुम फर्नेस च्याम्बरमा संरचना र थर्मल इन्सुलेशन भागलाई बुझाउँछ, जुन अर्धचालक पिघल र क्रिस्टलको वरिपरि उपयुक्त तापक्रम वितरण सिर्जना गर्न आवश्यक छ।

1. थर्मल क्षेत्र संरचना सामग्री

मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकन बढ्नको लागि प्रत्यक्ष-पुल विधिको लागि आधारभूत समर्थन सामग्री उच्च-शुद्धता ग्रेफाइट हो। ग्रेफाइट सामग्रीले आधुनिक उद्योगमा धेरै महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। तिनीहरू गर्मी क्षेत्र संरचनात्मक घटक जस्तै प्रयोग गर्न सकिन्छहिटर, गाइड ट्यूबहरू, क्रुसिबलहरूCzochralski विधिद्वारा मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकनको तयारीमा इन्सुलेशन ट्यूबहरू, क्रुसिबल ट्रेहरू, आदि।

ग्रेफाइट सामग्रीचयन गरिएका छन् किनभने तिनीहरू ठूलो मात्रामा तयार गर्न सजिलो छन्, प्रशोधन गर्न सकिन्छ र उच्च तापमानमा प्रतिरोधी छन्। हीरा वा ग्रेफाइटको रूपमा कार्बन कुनै पनि तत्व वा यौगिक भन्दा उच्च पिघलने बिन्दु छ। ग्रेफाइट सामग्रीहरू धेरै बलियो हुन्छन्, विशेष गरी उच्च तापमानमा, र तिनीहरूको विद्युतीय र थर्मल चालकता पनि धेरै राम्रो छ। यसको विद्युतीय चालकताले यसलाई उपयुक्त बनाउँछहीटरसामग्री। यसमा सन्तोषजनक थर्मल चालकता गुणांक छ, जसले हीटरद्वारा उत्पन्न तापलाई क्रुसिबल र ताप क्षेत्रको अन्य भागहरूमा समान रूपमा वितरण गर्न अनुमति दिन्छ। यद्यपि, उच्च तापक्रममा, विशेष गरी लामो दूरीमा, मुख्य गर्मी स्थानान्तरण मोड विकिरण हो।

ग्रेफाइटका भागहरू सुरुमा बाइन्डरमा मिसाइएका राम्रा कार्बोनेसियस कणहरूबाट बनेका हुन्छन् र एक्स्ट्रुजन वा आइसोस्टेटिक प्रेसिङद्वारा बनाइन्छ। उच्च-गुणस्तर ग्रेफाइट भागहरू सामान्यतया isostatically दबाइन्छ। पूरै टुक्रालाई पहिले कार्बनाइज गरिएको छ र त्यसपछि 3000 डिग्री सेल्सियसको नजिक धेरै उच्च तापमानमा ग्राफिटाइज गरिएको छ। यी सम्पूर्ण टुक्राहरूबाट प्रशोधन गरिएका भागहरू प्राय: सेमीकन्डक्टर उद्योगको आवश्यकताहरू पूरा गर्न धातुको प्रदूषण हटाउन उच्च तापक्रममा क्लोरीन युक्त वातावरणमा शुद्ध गरिन्छ। यद्यपि, उचित शुद्धीकरण पछि पनि, धातु प्रदूषणको स्तर सिलिकन मोनोक्रिस्टलाइन सामग्रीहरूको लागि अनुमति दिइएको भन्दा परिमाणको धेरै अर्डरहरू छन्। तसर्थ, यी कम्पोनेन्टहरू पग्लन वा क्रिस्टल सतहमा प्रवेश गर्नबाट प्रदूषित हुनबाट जोगाउन थर्मल फिल्ड डिजाइनमा सावधानी अपनाउनु पर्छ।

ग्रेफाइट सामग्रीहरू थोरै पारगम्य छन्, जसले यसलाई सतहमा पुग्न बाँकी धातुको लागि सजिलो बनाउँदछ। थप रूपमा, ग्रेफाइट सतह वरिपरि पर्ज ग्यासमा रहेको सिलिकन मोनोअक्साइडले धेरैजसो सामग्रीहरूमा प्रवेश गर्न र प्रतिक्रिया गर्न सक्छ।

प्रारम्भिक मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकन फर्नेस हीटरहरू टंगस्टन र मोलिब्डेनम जस्ता दुर्दम्य धातुहरूबाट बनेका थिए। ग्रेफाइट प्रशोधन प्रविधिको बढ्दो परिपक्वताको साथ, ग्रेफाइट घटकहरू बीचको जडानको विद्युतीय गुणहरू स्थिर भएका छन्, र मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकन फर्नेस हीटरहरूले टंगस्टन, मोलिब्डेनम र अन्य सामग्री हीटरहरू पूर्ण रूपमा प्रतिस्थापन गरेका छन्। हाल, सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने ग्रेफाइट सामग्री isostatic ग्रेफाइट हो। मेरो देशको आइसोस्टेटिक ग्रेफाइट तयारी प्रविधि अपेक्षाकृत पिछडिएको छ, र घरेलु फोटोभोल्टिक उद्योगमा प्रयोग हुने अधिकांश ग्रेफाइट सामग्री विदेशबाट आयात गरिन्छ। विदेशी आइसोस्टेटिक ग्रेफाइट उत्पादकहरूले मुख्यतया जर्मनीको SGL, जापानको टोकाइ कार्बन, जापानको टोयो टान्सो, आदि समावेश गर्दछ। Czochralski monocrystalline सिलिकन भट्टीहरूमा, C/C कम्पोजिट सामग्रीहरू कहिलेकाहीं प्रयोग गरिन्छ, र तिनीहरू बोल्ट, नट, लोड, क्रुसिबल उत्पादन गर्न प्रयोग गर्न थालेका छन्। प्लेट र अन्य घटक। कार्बन/कार्बन (C/C) कम्पोजिटहरू कार्बन फाइबर प्रबलित कार्बन-आधारित कम्पोजिटहरू हुन् जसमा उच्च विशिष्ट शक्ति, उच्च विशिष्ट मोडुलस, कम थर्मल विस्तार गुणांक, राम्रो विद्युतीय चालकता, उच्च फ्र्याक्चर कठोरता, कम विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण, जस्ता उत्कृष्ट गुणहरूको श्रृंखला हुन्छ। थर्मल झटका प्रतिरोध, जंग प्रतिरोध, र उच्च तापमान प्रतिरोध। हाल, तिनीहरू नयाँ उच्च-तापमान प्रतिरोधी संरचनात्मक सामग्रीको रूपमा एयरोस्पेस, रेसिङ, बायोमटेरियल र अन्य क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। हाल, घरेलु C/C कम्पोजिटहरूले सामना गर्ने मुख्य बाधाहरू अझै पनि लागत र औद्योगिकीकरण मुद्दाहरू हुन्।

थर्मल क्षेत्रहरू बनाउन प्रयोग गरिने अन्य धेरै सामग्रीहरू छन्। कार्बन फाइबर प्रबलित ग्रेफाइटमा राम्रो मेकानिकल गुणहरू छन्; तर यो अधिक महँगो छ र डिजाइन को लागी अन्य आवश्यकताहरु छ।सिलिकन कार्बाइड (SiC)धेरै पक्षहरूमा ग्रेफाइट भन्दा राम्रो सामग्री हो, तर यो धेरै महँगो र ठूलो-भोल्युम भागहरू तयार गर्न गाह्रो छ। यद्यपि, SiC प्रायः a को रूपमा प्रयोग गरिन्छCVD कोटिंगसंक्षारक सिलिकन मोनोअक्साइड ग्यासको सम्पर्कमा ग्रेफाइट भागहरूको आयु बढाउन, र ग्रेफाइटबाट हुने प्रदूषणलाई पनि कम गर्न सक्छ। बाक्लो CVD सिलिकन कार्बाइड कोटिंगले प्रभावकारी रूपमा माइक्रोपोरस ग्रेफाइट सामग्री भित्रको दूषित पदार्थहरूलाई सतहमा पुग्नबाट रोक्छ।

अर्को CVD कार्बन हो, जसले ग्रेफाइट भाग माथि पनि बाक्लो तह बनाउन सक्छ। अन्य उच्च तापक्रम प्रतिरोधी सामग्रीहरू, जस्तै मोलिब्डेनम वा सिरेमिक सामग्रीहरू जुन वातावरणसँग सँगै रहन सक्छ, पग्लने दूषित हुने जोखिम नभएको ठाउँमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। यद्यपि, अक्साइड सिरेमिकहरू सामान्यतया उच्च तापक्रममा ग्रेफाइट सामग्रीहरूमा लागू हुने क्षमतामा सीमित हुन्छन्, र इन्सुलेशन आवश्यक भएमा केही अन्य विकल्पहरू छन्। एउटा हेक्सागोनल बोरोन नाइट्राइड हो (कहिलेकाहीँ समान गुणहरूको कारणले सेतो ग्रेफाइट भनिन्छ), तर मेकानिकल गुणहरू कमजोर छन्। मोलिब्डेनम सामान्यतया उच्च तापमान अवस्थाहरूको लागि उचित रूपमा प्रयोग गरिन्छ किनभने यसको मध्यम लागत, सिलिकन क्रिस्टलमा कम फैलावट दर, र लगभग 5 × 108 को धेरै कम अलगाव गुणांक, जसले क्रिस्टल संरचना नष्ट गर्नु अघि मोलिब्डेनम प्रदूषणको निश्चित मात्रालाई अनुमति दिन्छ।

2. थर्मल इन्सुलेशन सामग्री

सबैभन्दा सामान्य रूपमा प्रयोग गरिएको इन्सुलेशन सामग्री कार्बन विभिन्न रूपहरूमा महसुस गरिन्छ। कार्बन फेल पातलो फाइबरबाट बनेको हुन्छ, जसले इन्सुलेशनको रूपमा काम गर्दछ किनभने तिनीहरूले छोटो दूरीमा थर्मल विकिरणलाई धेरै पटक रोक्छन्। नरम कार्बनको अनुभूति सामग्रीको अपेक्षाकृत पातलो पानाहरूमा बुनेको छ, जुन त्यसपछि इच्छित आकारमा काटिन्छ र एक उचित त्रिज्यामा बलियो बनाइन्छ। ठीक गरिएको फेल्टहरू समान फाइबर सामग्रीहरूबाट बनेका हुन्छन्, र छरिएका फाइबरहरूलाई थप ठोस र आकारको वस्तुमा जोड्नका लागि कार्बन युक्त बाइन्डर प्रयोग गरिन्छ। बाइंडरको सट्टा कार्बनको रासायनिक वाष्प निक्षेपको प्रयोगले सामग्रीको मेकानिकल गुणहरू सुधार गर्न सक्छ।

सामान्यतया, थर्मल इन्सुलेशन क्युरिङको बाहिरी सतहलाई लगातार ग्रेफाइट कोटिंग वा पन्नीले क्षरण र पहिरन र साथै कण प्रदूषण कम गर्न लेपित गरिन्छ। अन्य प्रकारका कार्बन-आधारित थर्मल इन्सुलेशन सामग्रीहरू पनि अवस्थित छन्, जस्तै कार्बन फोम। सामान्यतया, ग्राफिटाइज्ड सामग्रीहरू स्पष्ट रूपमा रुचाइन्छ किनभने ग्राफिटाइजेशनले फाइबरको सतह क्षेत्रलाई धेरै कम गर्छ। यी उच्च-सतह-क्षेत्र सामग्रीहरूको आउट ग्यासिङ धेरै कम हुन्छ, र भट्टीलाई उपयुक्त भ्याकुममा पम्प गर्न कम समय लाग्छ। अर्को C/C कम्पोजिट सामग्री हो, जसमा हल्का तौल, उच्च क्षति सहनशीलता र उच्च शक्ति जस्ता उत्कृष्ट विशेषताहरू छन्। ग्रेफाइट भागहरू प्रतिस्थापन गर्न थर्मल क्षेत्रहरूमा प्रयोग गरिएकोले ग्रेफाइट भागहरू प्रतिस्थापनको आवृत्ति कम गर्दछ, मोनोक्रिस्टलाइन गुणस्तर र उत्पादन स्थिरता सुधार गर्दछ।

कच्चा मालको वर्गीकरण अनुसार, कार्बन फेल्टलाई पोलीएक्रिलोनिट्रिल-आधारित कार्बन फेल्ट, भिस्कोस-आधारित कार्बन फेल्ट, र पिच-आधारित कार्बन फेल्टमा विभाजन गर्न सकिन्छ।
Polyacrylonitrile-आधारित कार्बन फेल्टमा ठूलो खरानी सामग्री हुन्छ। उच्च-तापमान उपचार पछि, एकल फाइबर भंगुर हुन्छ। सञ्चालनको क्रममा, भट्टी वातावरण प्रदूषित गर्न धुलो उत्पन्न गर्न सजिलो छ। एकै समयमा, फाइबर सजिलै मानव शरीरको छिद्र र श्वासप्रश्वास पथमा प्रवेश गर्न सक्छ, जुन मानव स्वास्थ्यको लागि हानिकारक छ। भिस्कोस-आधारित कार्बनले राम्रो थर्मल इन्सुलेशन प्रदर्शन गर्दछ। गर्मी उपचार पछि यो अपेक्षाकृत नरम छ र धुलो उत्पन्न गर्न सजिलो छैन। यद्यपि, भिस्कोस-आधारित कच्चा फाइबरको क्रस-सेक्शन अनियमित छ, र फाइबर सतहमा धेरै खाँचहरू छन्। CZ सिलिकन फर्नेसको अक्सिडाइजिंग वातावरण अन्तर्गत C02 जस्ता ग्यासहरू उत्पन्न गर्न सजिलो छ, जसले मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकन सामग्रीमा अक्सिजन र कार्बन तत्वहरूको वर्षाको कारण बनाउँछ। मुख्य निर्माताहरू जर्मन SGL र अन्य कम्पनीहरू समावेश छन्। वर्तमानमा, अर्धचालक मोनोक्रिस्टलाइन उद्योगमा सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएको पिच-आधारित कार्बन फेल्ट हो, जसमा भिस्कोस-आधारित कार्बन फेल्ट भन्दा खराब थर्मल इन्सुलेशन प्रदर्शन छ, तर पिच-आधारित कार्बन फेल्टमा उच्च शुद्धता र कम धुलो उत्सर्जन हुन्छ। उत्पादकहरूले जापानको कुरेहा केमिकल र ओसाका ग्यास समावेश गर्दछ।
किनभने कार्बन फेलको आकार निश्चित छैन, यो सञ्चालन गर्न असुविधाजनक छ। अब धेरै कम्पनीहरूले कार्बन फेल्ट-क्युर्ड कार्बन फेल्टमा आधारित नयाँ थर्मल इन्सुलेशन सामग्री विकास गरेका छन्। क्युर्ड कार्बन फेल्ट, जसलाई हार्ड फेल्ट पनि भनिन्छ, नरम अनुभूतिलाई राल, ल्यामिनेट, क्युर र कार्बोनाइजेसनले गर्भाधान गरिसकेपछि निश्चित आकार र आत्मनिर्भर गुण भएको कार्बन हो।

मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकनको वृद्धि गुणस्तर थर्मल वातावरणबाट प्रत्यक्ष रूपमा प्रभावित हुन्छ, र कार्बन फाइबर थर्मल इन्सुलेशन सामग्रीले यस वातावरणमा मुख्य भूमिका खेल्छ। कार्बन फाइबर थर्मल इन्सुलेशन सफ्ट फेल अझै पनि यसको लागत लाभ, उत्कृष्ट थर्मल इन्सुलेशन प्रभाव, लचिलो डिजाइन र अनुकूलन आकार को कारण फोटोभोल्टिक अर्धचालक उद्योग मा एक महत्वपूर्ण लाभ छ। थप रूपमा, कार्बन फाइबर हार्ड थर्मल इन्सुलेशनले यसको निश्चित शक्ति र उच्च अपरेटिबिलिटीको कारण थर्मल फिल्ड सामग्री बजारमा ठूलो विकास ठाउँ हुनेछ। हामी थर्मल इन्सुलेशन सामग्रीको क्षेत्रमा अनुसन्धान र विकास गर्न प्रतिबद्ध छौं, र फोटोभोल्टिक सेमीकन्डक्टर उद्योगको समृद्धि र विकासलाई बढावा दिन उत्पादन प्रदर्शनलाई निरन्तर अनुकूलन गर्छौं।