මොනොක්‍රිස්ටලීන් සිලිකන් වර්ධන ක්රියාවලිය සම්පූර්ණයෙන්ම තාප ක්ෂේත්‍රය තුළ සිදු කෙරේ. හොඳ තාප ක්ෂේත්රයක් ස්ඵටිකවල ගුණාත්මක භාවය වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා හිතකර වන අතර ඉහළ ස්ඵටිකීකරණ කාර්යක්ෂමතාවයක් ඇත. තාප ක්ෂේත්රයේ සැලැස්ම බොහෝ දුරට ගතික තාප ක්ෂේත්රයේ උෂ්ණත්ව අනුක්රමික වෙනස්කම් සහ උදුන කුටීරයේ වායු ප්රවාහය තීරණය කරයි. තාප ක්ෂේත්රයේ භාවිතා කරන ද්රව්යවල වෙනස සෘජුවම තාප ක්ෂේත්රයේ සේවා කාලය තීරණය කරයි. අසාධාරණ තාප ක්ෂේත්රයක් ගුණාත්මක අවශ්යතා සපුරාලන ස්ඵටික වර්ධනය කිරීම අපහසු වනවා පමණක් නොව, ඇතැම් ක්‍රියාවලි අවශ්යතා යටතේ සම්පූර්ණ ඒක ස්ඵටිකයක් වර්ධනය කළ නොහැක. සෘජු-ඇදීම මොනොක්‍රිස්ටලීන් සිලිකන් කර්මාන්තය තාප ක්ෂේත්ර නිර්මාණය වඩාත් මූලික තාක්ෂණය ලෙස සලකන අතර තාප ක්ෂේත්ර පර්යේෂණ හා සංවර්ධනය සඳහා විශාල මිනිස් බලය සහ ද්‍රව්‍යමය සම්පත් ආයෝජනය කරන්නේ එබැවිනි.
තාප පද්ධතිය විවිධ තාප ක්ෂේත්ර ද්රව්ය වලින් සමන්විත වේ. අපි තාප ක්ෂේත්රයේ භාවිතා කරන ද්රව්ය පමණක් කෙටියෙන් හඳුන්වා දෙන්නෙමු. තාප ක්ෂේත්රයේ උෂ්ණත්ව ව්යාප්තිය සහ ස්ඵටික ඇඳීම මත එහි බලපෑම සම්බන්ධයෙන්, අපි එය මෙහි විශ්ලේෂණය නොකරමු. තාප ක්ෂේත්ර ද්රව්ය යනු ස්ඵටික වර්ධනයේ රික්ත උදුන කුටීරයේ ව්යුහය සහ තාප පරිවාරක කොටසයි, එය අර්ධ සන්නායක උණු කිරීම සහ ස්ඵටිකය වටා උචිත උෂ්ණත්ව ව්‍යාප්තියක් නිර්මාණය කිරීම සඳහා අත්‍යවශ්‍ය වේ.
1. තාප ක්ෂේත්ර ව්යුහය ද්රව්ය
මොනොක්‍රිස්ටලීන් සිලිකන් වර්ධනය කිරීම සඳහා සෘජු-ඇදීමේ ක්රමය සඳහා මූලික ආධාරක ද්‍රව්‍යය වන්නේ අධි-පිරිසිදු මිනිරන් ය. නූතන කර්මාන්තයේ මිනිරන් ද්රව්ය ඉතා වැදගත් කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. ඒවා වැනි තාප ක්ෂේත්ර ව්යුහාත්මක සංරචක ලෙස භාවිතා කළ හැකහීටර්, මාර්ගෝපදේශ නල, crucibles, Czochralski ක්රමය මගින් monocrystalline සිලිකන් සකස් කිරීමේදී පරිවාරක නල, crucible තැටි, ආදිය.
ග්රැෆයිට් ද්රව්යඒවා විශාල පරිමාවකින් සකස් කිරීමට පහසු වන අතර, සැකසීමට සහ ඉහළ උෂ්ණත්වයන්ට ඔරොත්තු දෙන බැවින් තෝරා ගනු ලැබේ. දියමන්ති හෝ ග්රැෆයිට් ආකාරයෙන් කාබන් ඕනෑම මූලද්රව්යයක් හෝ සංයෝගයකට වඩා වැඩි ද්රවාංකයක් ඇත. මිනිරන් ද්රව්ය තරමක් ප්‍රබල වේ, විශේෂයෙන් ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී, ඒවායේ විද්යුත් හා තාප සන්නායකතාවය ද තරමක් යහපත් ය. එහි විද්යුත් සන්නායකතාවය එය a ලෙස සුදුසු වේතාපකයද්රව්ය. එය සතුටුදායක තාප සන්නායකතා සංගුණකයක් ඇති අතර, තාපකය මගින් ජනනය වන තාපය කුරුසයට සහ තාප ක්ෂේත්රයේ අනෙකුත් කොටස් වලට ඒකාකාරව බෙදා හැරීමට ඉඩ සලසයි. කෙසේ වෙතත්, ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී, විශේෂයෙන් දිගු දුරක්, ප්රධාන තාප හුවමාරු ප්රකාරය විකිරණ වේ.
ග්රැෆයිට් කොටස් මුලින් සෑදී ඇත්තේ බන්ධකයක් සමඟ මිශ්‍ර කර නිස්සාරණයෙන් හෝ සමස්ථිතික එබීමෙන් සෑදී ඇති සියුම් කාබන් අංශු වලින් ය. උසස් තත්ත්වයේ මිනිරන් කොටස් සාමාන්‍යයෙන් සමස්ථිතික ලෙස තද කරනු ලැබේ. මුළු කෑල්ලම මුලින්ම කාබන්ඩයොක්සයිඩ් කර පසුව ඉතා ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී, 3000 ° C ට ආසන්නව ග්රැෆිටයිස් කර ඇත. මෙම සම්පූර්ණ කොටස් වලින් සැකසූ කොටස් සාමාන්‍යයෙන් අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ අවශ්යතා සපුරාලීම සඳහා ලෝහ දූෂණය ඉවත් කිරීම සඳහා ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී ක්ලෝරීන් අඩංගු වායුගෝලයක් තුළ පිරිසිදු කරනු ලැබේ. කෙසේ වෙතත්, නිසි පිරිසිදු කිරීමෙන් පසුව පවා, ලෝහ දූෂණය මට්ටම සිලිකන් මොනොක්‍රිස්ටලීන් ද්රව්ය සඳහා අවසර දී ඇති ප්‍රමාණයට වඩා විශාල ඇණවුම් කිහිපයක් වේ. එබැවින්, උණු කිරීම හෝ ස්ඵටික මතුපිටට ඇතුල් වීමෙන් මෙම සංරචක දූෂණය වීම වැළැක්වීම සඳහා තාප ක්ෂේත්රයේ සැලසුම ගැන සැලකිලිමත් විය යුතුය.
ග්රැෆයිට් ද්රව්ය තරමක් පාරගම්‍ය වන අතර එමඟින් ඇතුළත ඉතිරිව ඇති ලෝහ මතුපිටට පැමිණීම පහසු කරයි. මීට අමතරව, මිනිරන් මතුපිට වටා ඇති පිරිසිදු වායුවේ ඇති සිලිකන් මොනොක්සයිඩ් බොහෝ ද්රව්ය තුළට විනිවිද ගොස් ප්‍රතික්‍රියා කළ හැකිය.
මුල් කාලීන ඒක ස්ඵටික සිලිකන් ඌෂ්මක හීටර් ටංස්ටන් සහ මොලිබ්ඩිනම් වැනි පරාවර්තක ලෝහ වලින් සාදා ඇත. මිනිරන් සැකසුම් තාක්‍ෂණයේ වැඩිවන පරිණතභාවයත් සමඟ ග්රැෆයිට් සංරචක අතර සම්බන්ධතාවයේ විද්යුත් ගුණාංග ස්ථායී වී ඇති අතර මොනොක්‍රිස්ටලීන් සිලිකන් උදුන හීටර් ටංස්ටන්, මොලිබ්ඩිනම් සහ අනෙකුත් ද්රව්ය හීටර් සම්පූර්ණයෙන්ම ප්‍රතිස්ථාපනය කර ඇත. වර්තමානයේ බහුලව භාවිතා වන මිනිරන් ද්‍රව්‍යය වන්නේ සමස්ථිතික මිනිරන් ය. මගේ රටේ සමස්ථිතික මිනිරන් සකස් කිරීමේ තාක්ෂණය සාපේක්ෂව පසුගාමී වන අතර දේශීය ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා කර්මාන්තයේ භාවිතා වන මිනිරන් ද්රව්ය බොහොමයක් පිටරටින් ආනයනය කරනු ලැබේ. විදේශීය සමස්ථිතික මිනිරන් නිෂ්පාදකයින් ප්රධාන වශයෙන් ජර්මනියේ SGL, ජපානයේ Tokai කාබන්, ජපානයේ Toyo Tanso යනාදිය ඇතුළත් වේ. Czochralski මොනොක්‍රිස්ටලීන් සිලිකන් ඌෂ්මකවල, C/C සංයුක්ත ද්රව්ය සමහර විට භාවිතා වන අතර, ඒවා බෝල්ට්, ඇට වර්ග, ක්‍රූසිබල් නිෂ්පාදනය සඳහා භාවිතා කිරීමට පටන් ගෙන ඇත. තහඩු සහ අනෙකුත් සංරචක. කාබන්/කාබන් (C/C) සංයෝග යනු ඉහළ නිශ්චිත ශක්තිය, ඉහළ නිශ්චිත මාපාංකය, අඩු තාප ප්‍රසාරණ සංගුණකය, හොඳ විද්යුත් සන්නායකතාව, ඉහළ අස්ථි බිඳීමේ තද බව, අඩු නිශ්චිත ගුරුත්වාකර්ෂණය වැනි විශිෂ්ට ගුණාංග මාලාවක් සහිත කාබන් ෆයිබර් ශක්තිමත් කළ කාබන් පදනම් වූ සංයෝග වේ. තාප කම්පන ප්රතිරෝධය, විඛාදන ප්රතිරෝධය සහ ඉහළ උෂ්ණත්ව ප්රතිරෝධය. වර්තමානයේ, ඒවා නව අධි-උෂ්ණත්වයට ඔරොත්තු දෙන ව්යුහාත්මක ද්රව්ය ලෙස අභ්‍යවකාශ, ධාවන, ජෛව ද්රව්ය සහ වෙනත් ක්ෂේත්‍රවල බහුලව භාවිතා වේ. වර්තමානයේදී, ගෘහස්ථ C/C සංයුක්තයන් මුහුණ දෙන ප්රධාන බාධක තවමත් පිරිවැය සහ කාර්මීකරණ ගැටළු වේ.
තාප ක්ෂේත්ර සෑදීම සඳහා භාවිතා කරන තවත් බොහෝ ද්රව්ය තිබේ. කාබන් ෆයිබර් ශක්තිමත් කරන ලද ග්රැෆයිට් වඩා හොඳ යාන්ත්රික ගුණ ඇත; නමුත් එය වඩා මිල අධික වන අතර නිර්මාණය සඳහා වෙනත් අවශ්යතා ඇත.සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC)බොහෝ පැතිවලින් මිනිරන් වලට වඩා හොඳ ද්රව්යයක් වේ, නමුත් එය වඩා මිල අධික වන අතර විශාල පරිමාවකින් යුත් කොටස් සකස් කිරීමට අපහසු වේ. කෙසේ වෙතත්, SiC බොහෝ විට a ලෙස භාවිතා වේCVD ආලේපනයවිඛාදන සිලිකන් මොනොක්සයිඩ් වායුවට නිරාවරණය වන මිනිරන් කොටස්වල ආයු කාලය වැඩි කිරීමට සහ මිනිරන් දූෂණය අවම කළ හැකිය. ඝන CVD සිලිකන් කාබයිඩ් ආලේපනය ක්ෂුද්‍ර විච්ඡේදක ග්රැෆයිට් ද්රව්ය තුළ ඇති අපවිත්‍ර ද්රව්ය මතුපිටට පැමිණීම ඵලදායී ලෙස වළක්වයි.
තවත් එකක් නම් CVD කාබන් වන අතර එය මිනිරන් කොටසට ඉහලින් ඝන තට්ටුවක් සෑදිය හැක. පරිසරය සමඟ සහජීවනයෙන් පැවතිය හැකි molybdenum හෝ සෙරමික් ද්රව්ය වැනි අනෙකුත් ඉහළ උෂ්ණත්ව ප්රතිරෝධී ද්රව්ය, උණු කිරීම දූෂණය කිරීමේ අවදානමක් නොමැති අවස්ථාවලදී භාවිතා කළ හැකිය. කෙසේ වෙතත්, ඔක්සයිඩ් පිඟන් මැටි සාමාන්‍යයෙන් ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී ගැෆයිට් ද්රව්ය සඳහා ඒවායේ අදාළත්වය සීමා කර ඇති අතර පරිවරණය අවශ්‍ය නම් වෙනත් විකල්ප කිහිපයක් තිබේ. එකක් ෂඩාස්‍රාකාර බෝරෝන් නයිට්‍රයිඩ් (සමහර විට සමාන ගුණ නිසා සුදු මිනිරන් ලෙස හැඳින්වේ), නමුත් යාන්ත්රික ගුණ දුර්වලයි. Molybdenum සාමාන්‍යයෙන් ඉහළ උෂ්ණත්ව තත්ත්වයන් සඳහා සාධාරණ ලෙස භාවිතා කරනුයේ එහි මධ්‍යස්ථ පිරිවැය, සිලිකන් ස්ඵටිකවල අඩු විසරණ අනුපාතය සහ 5×108 පමණ වන ඉතා අඩු වෙන් කිරීමේ සංගුණකය නිසා ස්ඵටික ව්යුහය විනාශ කිරීමට පෙර යම් ප්‍රමාණයකට molybdenum දූෂණය වීමට ඉඩ සලසයි.
2. තාප පරිවාරක ද්රව්ය
වඩාත් බහුලව භාවිතා වන පරිවාරක ද්රව්ය වන්නේ විවිධ ආකාරවලින් කාබන් දැනේ. කාබන් ෆීල්ට් තුනී තන්තු වලින් සෑදී ඇති අතර, ඒවා කෙටි දුරක් තුළ තාප විකිරණය කිහිප වතාවක් අවහිර කරන නිසා පරිවරණය ලෙස ක්රියා කරයි. මෘදු කාබන් ෆීල්ට් සාපේක්ෂ තුනී ද්රව්ය තහඩු වලට වියන ලද අතර ඒවා අපේක්ෂිත හැඩයට කපා සාධාරණ අරයකට තදින් නැමෙයි. සුව කරන ලද ෆීල්ට් සමාන තන්තු ද්රව්ය වලින් සමන්විත වන අතර, විසුරුවා හරින ලද තන්තු වඩාත් ඝන සහ හැඩැති වස්තුවකට සම්බන්ධ කිරීම සඳහා කාබන් අඩංගු බන්ධකයක් භාවිතා කරයි. බන්ධකයක් වෙනුවට කාබන් රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම භාවිතා කිරීම ද්රව්යයේ යාන්ත්රික ගුණාංග වැඩිදියුණු කළ හැකිය.
සාමාන්‍යයෙන්, තාප පරිවාරක සුව කිරීමේ හැඟීමෙහි පිටත පෘෂ්ඨය ඛාදනය සහ ඇඳීම මෙන්ම අංශු දූෂණය අවම කිරීම සඳහා අඛණ්ඩ මිනිරන් ආලේපනයක් හෝ තීරු වලින් ආලේප කර ඇත. කාබන් පෙන වැනි අනෙකුත් කාබන් මත පදනම් වූ තාප පරිවාරක ද්රව්ය ද පවතී. සාමාන්‍යයෙන්, ග්‍රැෆිටීකරණය කරන ලද ද්රව්ය පැහැදිලිවම කැමති වන්නේ ග්‍රැෆිටීකරණය තන්තු වල මතුපිට ප්‍රමාණය විශාල ලෙස අඩු කරන බැවිනි. මෙම ඉහළ මතුපිට ප්‍රදේශයේ ද්රව්යවල වායුව ඉවත් කිරීම විශාල ලෙස අඩු වන අතර උදුන සුදුසු රික්තයකට පොම්ප කිරීමට අඩු කාලයක් ගතවේ. තවත් එකක් වන්නේ C/C සංයුක්ත ද්රව්ය වන අතර එය සැහැල්ලු බර, ඉහළ හානි ඉවසීම සහ ඉහළ ශක්තිය වැනි කැපී පෙනෙන ලක්ෂණ ඇත. ග්රැෆයිට් කොටස් ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීම සඳහා තාප ක්ෂේත්‍රවල භාවිතා කිරීම ග්රැෆයිට් කොටස් ප්‍රතිස්ථාපන වාර ගණන සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරයි, මොනොක්‍රිස්ටලීන් ගුණාත්මක භාවය සහ නිෂ්පාදන ස්ථායිතාව වැඩි දියුණු කරයි.
අමුද්‍රව්‍ය වර්ගීකරණයට අනුව, කාබන් ෆීල්ට් පොලිඇක්‍රිලෝනයිට්‍රයිල් මත පදනම් වූ කාබන් ෆීල්ට්, විස්කෝස් මත පදනම් වූ කාබන් ෆීල්ට් සහ තාර මත පදනම් වූ කාබන් ෆීල්ට් ලෙස බෙදිය හැකිය.
Polyacrylonitrile මත පදනම් වූ කාබන් ෆීල්ට් විශාල අළු අන්තර්ගතයක් ඇත. අධි-උෂ්ණත්ව ප්රතිකාර කිරීමෙන් පසුව, තනි කෙඳි බිඳෙනසුලු වේ. මෙහෙයුම අතරතුර, උදුන පරිසරය දූෂණය කිරීම සඳහා දූවිලි උත්පාදනය කිරීම පහසුය. ඒ අතරම, කෙඳි පහසුවෙන් මිනිස් සිරුරේ සිදුරු හා ශ්වසන පත්රිකාවට ඇතුල් විය හැකි අතර එය මිනිස් සෞඛ්යයට අහිතකර වේ. විස්කෝස් මත පදනම් වූ කාබන් ෆීල්ට් හොඳ තාප පරිවාරක කාර්ය සාධනයක් ඇත. තාප පිරියම් කිරීමෙන් පසු එය සාපේක්ෂව මෘදු වන අතර දූවිලි උත්පාදනය කිරීම පහසු නොවේ. කෙසේ වෙතත්, විස්කෝස් මත පදනම් වූ අමු තන්තු වල හරස්කඩ අක්‍රමවත් වන අතර තන්තු මතුපිට බොහෝ කට්ට ඇත. CZ සිලිකන් උදුනේ ඔක්සිකාරක වායුගෝලය යටතේ C02 වැනි වායූන් උත්පාදනය කිරීම පහසු වන අතර, මොනොක්‍රිස්ටලීන් සිලිකන් ද්රව්යයේ ඔක්සිජන් සහ කාබන් මූලද්‍රව්‍යවල වර්ෂාපතනය ඇති කරයි. ප්රධාන නිෂ්පාදකයන් ජර්මානු SGL සහ අනෙකුත් සමාගම් ඇතුළත් වේ. වර්තමානයේ අර්ධ සන්නායක මොනොක්‍රිස්ටලීන් කර්මාන්තයේ බහුලව භාවිතා වන්නේ තණතීරුව මත පදනම් වූ කාබන් ෆීල් වන අතර එය විස්කෝස් මත පදනම් වූ කාබන් ෆීල්ට් වලට වඩා නරක තාප පරිවාරක කාර්ය සාධනයක් ඇත, නමුත් තණතීරුව මත පදනම් වූ කාබන් ෆීල්ට් ඉහළ සංශුද්ධතාවයක් සහ අඩු දූවිලි විමෝචනයක් ඇත. නිෂ්පාදකයින් අතර ජපානයේ කුරේහා රසායනය සහ ඔසාකා ගෑස් ඇතුළත් වේ.
කාබන් ෆීල්ට් වල හැඩය සවි කර නොමැති නිසා, එය ක්රියාත්මක කිරීමට අපහසු වේ. දැන් බොහෝ සමාගම් කාබන් ෆීල්ඩ් කාබන් ෆීල් මත පදනම් වූ නව තාප පරිවාරක ද්රව්යයක් නිපදවා ඇත. සුව කළ කාබන් ෆීල්ට්, දෘඪ හැඟීම ලෙසද හැඳින්වේ, මෘදු හැඟීමක් දුම්මල, ලැමිෙන්ටඩ්, සුව කළ සහ කාබන්ඩයොක්සයිඩ් සමඟ කාවද්දන ලද පසු නිශ්චිත හැඩයක් සහ ස්වයං-තිරසාර ගුණයක් සහිත කාබන් වේ.
මොනොක්‍රිස්ටලීන් සිලිකන් වල වර්ධන ගුණය තාප පරිසරයෙන් සෘජුවම බලපාන අතර කාබන් ෆයිබර් තාප පරිවාරක ද්රව්ය මෙම පරිසරයේ ප්රධාන කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. කාබන් ෆයිබර් තාප පරිවාරක මෘදු හැඟීම තවමත් එහි පිරිවැය වාසිය, විශිෂ්ට තාප පරිවාරක ආචරණය, නම්‍යශීලී සැලසුම සහ අභිරුචිකරණය කළ හැකි හැඩය හේතුවෙන් ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ සැලකිය යුතු වාසියක් ඇත. මීට අමතරව, කාබන් ෆයිබර් දෘඩ තාප පරිවාරක හැඟීම එහි නිශ්චිත ශක්තිය සහ ඉහළ ක්‍රියාකාරීත්වය හේතුවෙන් තාප ක්ෂේත්ර ද්රව්ය වෙළඳපොලේ වැඩි සංවර්ධන ඉඩක් ඇත. තාප පරිවාරක ද්රව්ය ක්ෂේත්රයේ පර්යේෂණ හා සංවර්ධනය සඳහා අපි කැපවී සිටින අතර ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ සමෘද්ධිය සහ සංවර්ධනය ප්‍රවර්ධනය කිරීම සඳහා නිෂ්පාදන ක්‍රියාකාරිත්වය අඛණ්ඩව ප්‍රශස්ත කරයි.
පසු කාලය: ජූනි-12-2024