Prosés tumuwuhna silikon monocrystalline sagemblengna dilaksanakeun dina widang termal. Médan termal anu saé nyaéta kondusif pikeun ningkatkeun kualitas kristal sareng gaduh efisiensi kristalisasi anu langkung luhur. Desain médan termal sakitu legana nangtukeun parobahan gradién suhu dina médan termal dinamis sarta aliran gas dina chamber tungku. Bédana dina bahan anu dianggo dina médan termal langsung nangtukeun umur jasa médan termal. Médan termal anu teu munasabah henteu ngan hésé tumuwuh kristal anu minuhan sarat kualitas, tapi ogé teu bisa tumuwuh monocrystalline lengkep dina syarat prosés nu tangtu. Ieu sababna industri silikon monocrystalline langsung nganggap desain médan termal salaku téknologi anu paling inti sareng investasi tanaga sareng sumber bahan anu ageung dina panalungtikan sareng pamekaran lapangan termal.
Sistem termal diwangun ku rupa-rupa bahan médan termal. Urang ngan sakeudeung ngenalkeun bahan dipaké dina widang termal. Sedengkeun pikeun sebaran suhu dina widang termal sarta dampak na on kristal narik, urang moal analisa dieu. Bahan médan termal nujul kana struktur jeung bagian insulasi termal dina chamber tungku vakum tumuwuhna kristal, nu penting pisan pikeun nyieun hiji sebaran suhu luyu sabudeureun ngalembereh semikonduktor jeung kristal.
1. Bahan struktur médan termal
Bahan pangrojong dasar pikeun metode langsung-tarik tumuwuh silikon monocrystalline nyaéta grafit-purity tinggi. Bahan grafit maénkeun peran anu penting dina industri modern. Éta tiasa dianggo salaku komponén struktural médan panas sapertospamanas, tabung pituduh, crucible, tabung insulasi, trays crucible, jsb dina persiapan silikon monocrystalline ku métode Czochralski.
Bahan grafitdipilih sabab gampang nyiapkeun dina volume anu ageung, tiasa diolah sareng tahan kana suhu anu luhur. Karbon dina wangun inten atawa grafit miboga titik lebur nu leuwih luhur batan unsur atawa sanyawa. Bahan grafit cukup kuat, khususna dina suhu anu luhur, sareng konduktivitas listrik sareng termalna ogé lumayan. konduktivitas listrik na ngajadikeun eta cocog salaku amanaskeunbahan. Mibanda koefisien konduktivitas termal nyugemakeun, anu ngamungkinkeun panas dihasilkeun ku manaskeun bisa merata disebarkeun ka crucible sarta bagian séjén tina médan panas. Nanging, dina suhu anu luhur, khususna dina jarak anu jauh, modeu transfer panas utama nyaéta radiasi.
Bagian grafit mimitina dijieun tina partikel karbonaceous halus dicampurkeun jeung binder sarta dibentuk ku ékstrusi atawa mencét isostatic. Bagian grafit kualitas luhur biasana dipencet sacara isostatik. Sakabeh potongan munggaran karbonized lajeng graphitized dina suhu kacida luhurna, deukeut ka 3000 ° C. Bagian-bagian anu diolah tina potongan-potongan ieu biasana dimurnikeun dina atmosfir anu ngandung klorin dina suhu anu luhur pikeun ngaleungitkeun kontaminasi logam pikeun nyumponan sarat industri semikonduktor. Sanajan kitu, sanajan sanggeus purifikasi ditangtoskeun, tingkat kontaminasi logam sababaraha ordo gedena leuwih luhur ti nu diwenangkeun pikeun bahan silikon monocrystalline. Ku alatan éta, perawatan kudu dilaksanakeun dina rarancang médan termal pikeun nyegah kontaminasi komponén-komponén ieu asup kana permukaan lebur atanapi kristal.
Bahan grafit rada permeabel, anu matak ngagampangkeun sésa-sésa logam di jero ngahontal permukaan. Salaku tambahan, silikon monoksida anu aya dina gas purge di sabudeureun permukaan grafit tiasa nembus kana kalolobaan bahan sareng ngaréaksikeun.
Pamanas tungku silikon monocrystalline mimiti dijieun tina logam refractory kayaning tungsten jeung molybdenum. Kalayan ningkatna kematangan téknologi ngolah grafit, sipat listrik sambungan antara komponén grafit parantos stabil, sareng pamanas tungku silikon monocrystalline parantos ngagentos tungsten, molybdenum sareng pamanas bahan sanésna. Ayeuna, bahan grafit anu paling seueur dianggo nyaéta grafit isostatik. Téknologi persiapan grafit isostatik nagara urang rélatif mundur, sareng kalolobaan bahan grafit anu dianggo dina industri photovoltaic domestik diimpor ti luar negeri. Produsén grafit isostatic asing utamana kaasup Jerman urang SGL, Jepang Tokai Karbon, Jepang Toyo Tanso, jsb Dina Czochralski monocrystalline tungku silikon, bahan komposit C / C kadang dipaké, sarta aranjeunna geus dimimitian pikeun dipaké pikeun pabrik bolts, kacang, crucibles, beban. pelat jeung komponén séjén. Karbon/karbon (C/C) composites mangrupakeun serat karbon bertulang komposit dumasar karbon jeung runtuyan sipat alus teuing kayaning kakuatan spésifik tinggi, modulus spésifik tinggi, koefisien ékspansi termal low, konduktivitas listrik alus, kateguhan narekahan tinggi, gravitasi spésifik low, résistansi shock termal, résistansi korosi, sareng résistansi suhu luhur. Ayeuna, aranjeunna seueur dianggo dina aeroangkasa, balap, biomaterial sareng widang sanésna salaku bahan struktural tahan suhu luhur. Ayeuna, bottlenecks utama anu dipendakan ku komposit C / C domestik masih aya masalah biaya sareng industrialisasi.
Aya seueur bahan sanésna anu dianggo pikeun ngadamel médan termal. Serat karbon grafit bertulang boga sipat mékanis hadé; tapi leuwih mahal jeung boga syarat séjén pikeun desain.Silikon karbida (SiC)mangrupakeun bahan hadé ti grafit dina loba aspék, tapi jauh leuwih mahal jeung hésé nyiapkeun bagian badag-volume. Sanajan kitu, SiC mindeng dipaké salaku apalapis CVDpikeun ngaronjatkeun kahirupan bagian grafit kakeunaan gas silikon monoksida corrosive, sarta ogé bisa ngurangan kontaminasi tina grafit. Lapisan karbida silikon CVD anu padet sacara efektif nyegah kontaminasi di jero bahan grafit microporous dugi ka permukaan.
Lain nyaéta karbon CVD, nu ogé bisa ngabentuk lapisan padet luhureun bagian grafit. Bahan tahan suhu luhur sanésna, sapertos molybdenum atanapi bahan keramik anu tiasa hirup babarengan sareng lingkungan, tiasa dianggo dimana teu aya résiko kontaminasi lebur. Nanging, keramik oksida umumna dugi ka tiasa dianggo pikeun bahan grafit dina suhu anu luhur, sareng aya sababaraha pilihan sanés upami insulasi diperyogikeun. Salah sahijina nyaéta boron nitrida héksagonal (kadangkala disebut grafit bodas alatan sipat nu sarupa), tapi sipat mékanis goréng. Molybdenum umumna dipaké alesan pikeun kaayaan suhu luhur kusabab ongkos sedeng na, laju difusi low dina kristal silikon, sarta koefisien segregation pisan low ngeunaan 5 × 108, nu ngidinan jumlah nu tangtu kontaminasi molybdenum saméméh ngancurkeun struktur kristal.
2. Bahan insulasi termal
Bahan insulasi anu paling sering dianggo nyaéta karbon dirasakeun dina sababaraha bentuk. Karbon karasa dijieun tina serat ipis, nu meta salaku insulasi sabab meungpeuk radiasi termal sababaraha kali dina jarak pondok. Rarasaan karbon anu lembut dijalin kana lembaran bahan anu kawilang ipis, anu teras dipotong kana bentuk anu dipikahoyong sareng caket kana radius anu lumayan. felts cured diwangun ku bahan serat sarupa, sarta binder nu ngandung karbon dipaké pikeun nyambungkeun serat dispersed kana objék nu leuwih padet tur ngawangun. Pamakéan déposisi uap kimia karbon tinimbang binder bisa ngaronjatkeun sipat mékanis bahan.
Ilaharna, beungeut luar tina insulasi termal curing ngarasa ieu coated ku palapis grafit kontinyu atawa foil pikeun ngurangan erosi sarta ngagem ogé kontaminasi particulate. Jenis bahan insulasi termal dumasar karbon sanésna ogé aya, sapertos busa karbon. Sacara umum, bahan graphitized écés pikaresep sabab graphitization greatly ngurangan aréa permukaan serat. The outgassing bahan-beungeut-beungeut luhur ieu greatly ngurangan, sarta waktu nu diperlukeun kirang waktos ngompa tungku ka vakum merenah. Anu sanésna nyaéta bahan komposit C / C, anu ngagaduhan ciri anu luar biasa sapertos beurat hampang, kasabaran karusakan anu luhur sareng kakuatan anu luhur. Dipaké dina widang termal pikeun ngaganti bagian grafit nyata ngurangan frékuénsi ngagantian bagian grafit, ngaronjatkeun kualitas monocrystalline jeung stabilitas produksi.
Nurutkeun klasifikasi bahan baku, karbon ngarasa bisa dibagi kana polyacrylonitrile basis karbon dirasakeun, karbon dirasakeun basis viscose, sarta karbon basis pitch ngarasa.
Karbon dirasakeun basis polyacrylonitrile ngabogaan kandungan lebu badag. Saatos perlakuan suhu luhur, serat tunggal janten rapuh. Salila operasi, éta gampang pikeun ngahasilkeun lebu pikeun ngotoran lingkungan tungku. Dina waktos anu sami, serat tiasa gampang asup kana pori sareng saluran pernapasan awak manusa, anu ngabahayakeun pikeun kaséhatan manusa. Karbon dumasar-Viscose ngarasa boga kinerja insulasi termal alus. Ieu kawilang lemes sanggeus perlakuan panas sarta henteu gampang pikeun ngahasilkeun lebu. Sanajan kitu, éta cross-bagian tina serat atah basis viscose henteu teratur, sarta aya loba alur dina beungeut serat. Gampang ngahasilkeun gas sapertos C02 dina atmosfir pangoksidasi tina tungku silikon CZ, nyababkeun présipitasi unsur oksigén sareng karbon dina bahan silikon monocrystalline. Pabrikan utama kalebet SGL Jerman sareng perusahaan sanés. Ayeuna, anu paling seueur dianggo dina industri semikonduktor monocrystalline nyaéta karbon dumasar-pitch, anu ngagaduhan prestasi insulasi termal anu langkung parah tibatan karbon dumasar-viskosa, tapi dirasakeun karbon dumasar-pitch ngagaduhan kamurnian anu langkung luhur sareng émisi lebu anu langkung handap. Pabrikan kalebet Kureha Chemical sareng Osaka Gas Jepang.
Kusabab bentuk karbon dirasakeun teu tetep, éta teu merenah pikeun beroperasi. Ayeuna loba pausahaan geus ngembangkeun hiji bahan insulasi termal anyar dumasar kana karbon ngarasa-kapok karbon ngarasa. Karbon karasa diubaran, disebut ogé hard felt, nyaéta karbon dirasakeun kalayan bentuk anu tangtu sareng sipat mandiri saatos karasa lemes diresapi ku résin, dilaminasi, diubaran sareng karbonisasi.
Kualitas pertumbuhan silikon monocrystalline langsung kapangaruhan ku lingkungan termal, sareng bahan insulasi termal serat karbon maénkeun peran konci dina lingkungan ieu. Serat karbon insulasi termal lemes karasaeun masih boga kaunggulan signifikan dina industri semikonduktor photovoltaic alatan kaunggulan ongkos na, pangaruh insulasi termal alus teuing, desain fléksibel tur wangun customizable. Salaku tambahan, insulasi termal serat karbon karasa bakal ngagaduhan rohangan pangembangan anu langkung ageung di pasar bahan médan termal kusabab kakuatan anu tangtu sareng operability anu langkung luhur. Kami komitmen kana panalungtikan sarta pamekaran dina widang bahan insulasi termal, sarta terus ngaoptimalkeun kinerja produk pikeun ngamajukeun kamakmuran sarta ngembangkeun industri semikonduktor photovoltaic.
waktos pos: Jun-12-2024