மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் வளர்ச்சியின் தரத்தை நிர்ணயிக்கும் முக்கிய பொருட்கள் - வெப்ப புலம்

மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கானின் வளர்ச்சி செயல்முறை முற்றிலும் வெப்ப துறையில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது. ஒரு நல்ல வெப்பப் புலம் படிகங்களின் தரத்தை மேம்படுத்துவதற்கு உகந்தது மற்றும் அதிக படிகமயமாக்கல் திறன் கொண்டது. வெப்பப் புலத்தின் வடிவமைப்பு, டைனமிக் வெப்பப் புலத்தில் வெப்பநிலை சாய்வுகளில் ஏற்படும் மாற்றங்களையும், உலை அறையில் வாயு ஓட்டத்தையும் பெரிதும் தீர்மானிக்கிறது. வெப்பத் துறையில் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்களின் வேறுபாடு நேரடியாக வெப்பத் துறையின் சேவை வாழ்க்கையை தீர்மானிக்கிறது. நியாயமற்ற வெப்பப் புலமானது, தரமான தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யும் படிகங்களை வளர்ப்பது கடினம் மட்டுமல்ல, சில செயல்முறைத் தேவைகளின் கீழ் முழுமையான மோனோகிரிஸ்டலைனை வளர்க்க முடியாது. இதனால்தான் நேரடி-புல் மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் தொழில் வெப்ப புல வடிவமைப்பை மிக முக்கிய தொழில்நுட்பமாக கருதுகிறது மற்றும் வெப்ப புல ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டில் பெரும் மனிதவளம் மற்றும் பொருள் வளங்களை முதலீடு செய்கிறது.

வெப்ப அமைப்பு பல்வேறு வெப்ப புலப் பொருட்களால் ஆனது. வெப்பத் துறையில் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்களை மட்டுமே சுருக்கமாக அறிமுகப்படுத்துகிறோம். வெப்பத் துறையில் வெப்பநிலை விநியோகம் மற்றும் படிக இழுப்பதில் அதன் தாக்கத்தைப் பொறுத்தவரை, நாங்கள் அதை இங்கே பகுப்பாய்வு செய்ய மாட்டோம். வெப்ப புலப் பொருள் என்பது படிக வளர்ச்சியின் வெற்றிட உலை அறையில் உள்ள கட்டமைப்பு மற்றும் வெப்ப காப்புப் பகுதியைக் குறிக்கிறது, இது குறைக்கடத்தி உருகும் மற்றும் படிகத்தைச் சுற்றி பொருத்தமான வெப்பநிலை விநியோகத்தை உருவாக்குவதற்கு அவசியம்.

1. வெப்ப புல அமைப்பு பொருள்

மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கானை வளர்ப்பதற்கான நேரடி-இழுக்கும் முறையின் அடிப்படை துணைப் பொருள் உயர்-தூய்மை கிராஃபைட் ஆகும். நவீன தொழில்துறையில் கிராஃபைட் பொருட்கள் மிக முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. அவை வெப்பப் புல கட்டமைப்பு கூறுகளாகப் பயன்படுத்தப்படலாம்ஹீட்டர்கள், வழிகாட்டி குழாய்கள், சிலுவைகள், இன்சுலேஷன் ட்யூப்கள், க்ரூசிபிள் டிரேக்கள், முதலியன செசோக்ரால்ஸ்கி முறை மூலம் மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் தயாரிப்பில்.

கிராஃபைட் பொருட்கள்அவை தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவை பெரிய அளவில் தயாரிப்பது எளிது, பதப்படுத்தக்கூடியது மற்றும் அதிக வெப்பநிலையை எதிர்க்கும். வைரம் அல்லது கிராஃபைட் வடிவில் உள்ள கார்பன் எந்த உறுப்பு அல்லது சேர்மத்தையும் விட அதிக உருகுநிலையைக் கொண்டுள்ளது. கிராஃபைட் பொருட்கள் மிகவும் வலுவானவை, குறிப்பாக அதிக வெப்பநிலையில், அவற்றின் மின் மற்றும் வெப்ப கடத்துத்திறன் மிகவும் நன்றாக உள்ளது. அதன் மின் கடத்துத்திறன் அதை பொருத்தமாக ஒருஹீட்டர்பொருள். இது ஒரு திருப்திகரமான வெப்ப கடத்துத்திறன் குணகம் கொண்டது, இது ஹீட்டரால் உருவாக்கப்படும் வெப்பத்தை க்ரூசிபிள் மற்றும் வெப்ப புலத்தின் மற்ற பகுதிகளுக்கு சமமாக விநியோகிக்க அனுமதிக்கிறது. இருப்பினும், அதிக வெப்பநிலையில், குறிப்பாக நீண்ட தூரங்களில், முக்கிய வெப்ப பரிமாற்ற முறை கதிர்வீச்சு ஆகும்.

கிராஃபைட் பாகங்கள் ஆரம்பத்தில் ஒரு பைண்டருடன் கலக்கப்பட்ட நுண்ணிய கார்பனேசியஸ் துகள்களால் ஆனது மற்றும் வெளியேற்றம் அல்லது ஐசோஸ்டேடிக் அழுத்துவதன் மூலம் உருவாகிறது. உயர்தர கிராஃபைட் பாகங்கள் பொதுவாக ஐசோஸ்டேடிக் முறையில் அழுத்தப்படுகின்றன. முழுப் பகுதியும் முதலில் கார்பனேற்றப்பட்டு பின்னர் 3000°Cக்கு மிக அதிக வெப்பநிலையில் கிராஃபிடைஸ் செய்யப்படுகிறது. இந்த முழுத் துண்டுகளிலிருந்தும் பதப்படுத்தப்பட்ட பாகங்கள், செமிகண்டக்டர் தொழிற்துறையின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்வதற்காக உலோக மாசுபாட்டை அகற்றுவதற்காக அதிக வெப்பநிலையில் குளோரின் கொண்ட வளிமண்டலத்தில் சுத்திகரிக்கப்படுகின்றன. இருப்பினும், முறையான சுத்திகரிப்புக்குப் பிறகும், சிலிக்கான் மோனோகிரிஸ்டலின் பொருட்களுக்கு அனுமதிக்கப்பட்டதை விட உலோக மாசுபாட்டின் அளவு பல ஆர்டர்கள் அதிகமாகும். எனவே, இந்த கூறுகளின் மாசுபாடு உருகும் அல்லது படிக மேற்பரப்பில் நுழைவதைத் தடுக்க வெப்ப புல வடிவமைப்பில் கவனமாக இருக்க வேண்டும்.

கிராஃபைட் பொருட்கள் சிறிது ஊடுருவக்கூடியவை, இதனால் உள்ளே மீதமுள்ள உலோகம் மேற்பரப்பை அடைவதை எளிதாக்குகிறது. கூடுதலாக, கிராஃபைட் மேற்பரப்பைச் சுற்றியுள்ள சுத்திகரிப்பு வாயுவில் இருக்கும் சிலிக்கான் மோனாக்சைடு பெரும்பாலான பொருட்களுக்குள் ஊடுருவி வினைபுரியும்.

ஆரம்பகால மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் உலை ஹீட்டர்கள் டங்ஸ்டன் மற்றும் மாலிப்டினம் போன்ற பயனற்ற உலோகங்களால் செய்யப்பட்டன. கிராஃபைட் செயலாக்க தொழில்நுட்பத்தின் முதிர்ச்சியுடன், கிராஃபைட் கூறுகளுக்கு இடையிலான இணைப்பின் மின் பண்புகள் நிலையானதாகிவிட்டன, மேலும் மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் உலை ஹீட்டர்கள் டங்ஸ்டன், மாலிப்டினம் மற்றும் பிற பொருள் ஹீட்டர்களை முழுமையாக மாற்றியுள்ளன. தற்போது, ​​மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் கிராஃபைட் பொருள் ஐசோஸ்டேடிக் கிராஃபைட் ஆகும். எனது நாட்டின் ஐசோஸ்டேடிக் கிராஃபைட் தயாரிப்பு தொழில்நுட்பம் ஒப்பீட்டளவில் பின்தங்கிய நிலையில் உள்ளது, மேலும் உள்நாட்டு ஒளிமின்னழுத்த துறையில் பயன்படுத்தப்படும் பெரும்பாலான கிராஃபைட் பொருட்கள் வெளிநாட்டிலிருந்து இறக்குமதி செய்யப்படுகின்றன. வெளிநாட்டு ஐசோஸ்டேடிக் கிராஃபைட் உற்பத்தியாளர்களில் முக்கியமாக ஜெர்மனியின் SGL, ஜப்பானின் டோகாய் கார்பன், ஜப்பானின் டோயோ டான்சோ, முதலியன அடங்கும். Czochralski மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் உலைகளில், C/C கலவைப் பொருட்கள் சில நேரங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் அவை போல்ட், நட்ஸ், க்ரூசிபிள் போன்றவற்றை தயாரிக்கப் பயன்படுத்தத் தொடங்கியுள்ளன. தட்டுகள் மற்றும் பிற கூறுகள். கார்பன்/கார்பன் (C/C) கலவைகள் உயர் குறிப்பிட்ட வலிமை, உயர் குறிப்பிட்ட மாடுலஸ், குறைந்த வெப்ப விரிவாக்க குணகம், நல்ல மின் கடத்துத்திறன், உயர் எலும்பு முறிவு கடினத்தன்மை, குறைந்த குறிப்பிட்ட ஈர்ப்பு போன்ற சிறந்த பண்புகளைக் கொண்ட கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட கார்பன் அடிப்படையிலான கலவைகள் ஆகும். வெப்ப அதிர்ச்சி எதிர்ப்பு, அரிப்பு எதிர்ப்பு மற்றும் உயர் வெப்பநிலை எதிர்ப்பு. தற்போது, ​​அவை விண்வெளி, பந்தயம், உயிரியல் பொருட்கள் மற்றும் பிற துறைகளில் புதிய உயர் வெப்பநிலை எதிர்ப்பு கட்டமைப்புப் பொருட்களாக பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. தற்போது, ​​உள்நாட்டு C/C கலவைகள் எதிர்கொள்ளும் முக்கிய இடையூறுகள் இன்னும் செலவு மற்றும் தொழில்மயமாக்கல் சிக்கல்களாகும்.

வெப்ப புலங்களை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படும் பல பொருட்கள் உள்ளன. கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட கிராஃபைட் சிறந்த இயந்திர பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது; ஆனால் இது மிகவும் விலை உயர்ந்தது மற்றும் வடிவமைப்பிற்கான பிற தேவைகளைக் கொண்டுள்ளது.சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC)பல அம்சங்களில் கிராஃபைட்டை விட சிறந்த பொருளாகும், ஆனால் இது மிகவும் விலை உயர்ந்தது மற்றும் பெரிய அளவிலான பாகங்களை தயாரிப்பது கடினம். இருப்பினும், SiC பெரும்பாலும் a ஆகப் பயன்படுத்தப்படுகிறதுCVD பூச்சுஅரிக்கும் சிலிக்கான் மோனாக்சைடு வாயுவுக்கு வெளிப்படும் கிராஃபைட் பாகங்களின் ஆயுளை அதிகரிக்க, மேலும் கிராஃபைட்டிலிருந்து மாசுபடுவதையும் குறைக்கலாம். அடர்த்தியான CVD சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சு, மைக்ரோபோரஸ் கிராஃபைட் பொருளுக்குள் இருக்கும் அசுத்தங்கள் மேற்பரப்பை அடையாமல் தடுக்கிறது.

மற்றொன்று CVD கார்பன் ஆகும், இது கிராஃபைட் பகுதிக்கு மேலே ஒரு அடர்த்தியான அடுக்கை உருவாக்கலாம். சுற்றுச்சூழலுடன் இணைந்து வாழக்கூடிய மாலிப்டினம் அல்லது பீங்கான் பொருட்கள் போன்ற மற்ற உயர் வெப்பநிலை எதிர்ப்பு பொருட்கள், உருகுவதை மாசுபடுத்தும் ஆபத்து இல்லாத இடங்களில் பயன்படுத்தப்படலாம். இருப்பினும், ஆக்சைடு மட்பாண்டங்கள் பொதுவாக அதிக வெப்பநிலையில் கிராஃபைட் பொருட்களுக்கு அவற்றின் பொருந்தக்கூடிய தன்மையில் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளன, மேலும் காப்பு தேவைப்பட்டால் வேறு சில விருப்பங்களும் உள்ளன. ஒன்று அறுகோண போரான் நைட்ரைடு (சில நேரங்களில் ஒரே மாதிரியான பண்புகள் காரணமாக வெள்ளை கிராஃபைட் என்று அழைக்கப்படுகிறது), ஆனால் இயந்திர பண்புகள் மோசமாக உள்ளன. மாலிப்டினம் பொதுவாக உயர் வெப்பநிலை சூழ்நிலைகளுக்கு நியாயமான முறையில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஏனெனில் அதன் மிதமான விலை, சிலிக்கான் படிகங்களில் குறைந்த பரவல் விகிதம் மற்றும் 5×108 என்ற மிகக் குறைந்த பிரித்தல் குணகம், இது படிக அமைப்பை அழிக்கும் முன் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு மாலிப்டினம் மாசுபாட்டை அனுமதிக்கிறது.

2. வெப்ப காப்பு பொருட்கள்

மிகவும் பொதுவாக பயன்படுத்தப்படும் காப்பு பொருள் பல்வேறு வடிவங்களில் உணரப்பட்ட கார்பன் ஆகும். கார்பன் ஃபீல் மெல்லிய இழைகளால் ஆனது, இது ஒரு குறுகிய தூரத்தில் பல முறை வெப்பக் கதிர்வீச்சைத் தடுக்கிறது. மென்மையான கார்பன் பொருள் ஒப்பீட்டளவில் மெல்லிய தாள்களில் பிணைக்கப்பட்டுள்ளது, பின்னர் அவை விரும்பிய வடிவத்தில் வெட்டப்பட்டு நியாயமான ஆரத்தில் இறுக்கமாக வளைக்கப்படுகின்றன. குணப்படுத்தப்பட்ட ஃபீல்ட்கள் ஒரே மாதிரியான ஃபைபர் பொருட்களால் ஆனது, மேலும் சிதறிய இழைகளை மிகவும் திடமான மற்றும் வடிவ பொருளாக இணைக்க கார்பன் கொண்ட பைண்டர் பயன்படுத்தப்படுகிறது. பைண்டருக்குப் பதிலாக கார்பனின் இரசாயன நீராவி படிவுகளைப் பயன்படுத்துவது பொருளின் இயந்திர பண்புகளை மேம்படுத்தலாம்.

பொதுவாக, தெர்மல் இன்சுலேஷன் க்யூரிங் ஃபீலின் வெளிப்புற மேற்பரப்பு தொடர்ச்சியான கிராஃபைட் பூச்சு அல்லது படலத்தால் பூசப்பட்டு அரிப்பு மற்றும் தேய்மானம் மற்றும் துகள்கள் மாசுபடுவதைக் குறைக்கும். கார்பன் நுரை போன்ற மற்ற வகையான கார்பன் அடிப்படையிலான வெப்ப காப்பு பொருட்கள் உள்ளன. பொதுவாக, கிராஃபிடைஸ் செய்யப்பட்ட பொருட்கள் வெளிப்படையாக விரும்பப்படுகின்றன, ஏனெனில் கிராஃபிடைசேஷன் இழையின் பரப்பளவை வெகுவாகக் குறைக்கிறது. இந்த உயர்-மேற்பரப்பு-பகுதி பொருட்களின் வெளியேற்றம் வெகுவாகக் குறைக்கப்படுகிறது, மேலும் உலையை பொருத்தமான வெற்றிடத்திற்கு பம்ப் செய்ய குறைந்த நேரம் எடுக்கும். மற்றொன்று C/C கலப்பு பொருள், இது குறைந்த எடை, அதிக சேத சகிப்புத்தன்மை மற்றும் அதிக வலிமை போன்ற சிறந்த பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. கிராஃபைட் பாகங்களை மாற்றுவதற்கு வெப்பப் புலங்களில் பயன்படுத்தப்படுவது, கிராஃபைட் பாகங்களை மாற்றுவதற்கான அதிர்வெண்ணைக் கணிசமாகக் குறைக்கிறது, மோனோகிரிஸ்டலின் தரம் மற்றும் உற்பத்தி நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது.

மூலப்பொருள் வகைப்பாட்டின் படி, கார்பன் ஃபீல் பாலிஅக்ரிலோனிட்ரைல் அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபீல்ட், விஸ்கோஸ் அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபீல்ட் மற்றும் பிட்ச் அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபீல் என பிரிக்கலாம்.
பாலிஅக்ரிலோனிட்ரைல்-அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபீல் பெரிய சாம்பல் உள்ளடக்கத்தைக் கொண்டுள்ளது. உயர் வெப்பநிலை சிகிச்சைக்குப் பிறகு, ஒற்றை இழை உடையக்கூடியதாக மாறும். செயல்பாட்டின் போது, ​​உலை சூழலை மாசுபடுத்துவதற்கு தூசியை உருவாக்குவது எளிது. அதே நேரத்தில், நார்ச்சத்து மனித உடலின் துளைகள் மற்றும் சுவாசக் குழாயில் எளிதில் நுழைகிறது, இது மனித ஆரோக்கியத்திற்கு தீங்கு விளைவிக்கும். விஸ்கோஸ் அடிப்படையிலான கார்பன் நல்ல வெப்ப காப்பு செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது. வெப்ப சிகிச்சைக்குப் பிறகு இது ஒப்பீட்டளவில் மென்மையானது மற்றும் தூசியை உருவாக்குவது எளிதானது அல்ல. இருப்பினும், விஸ்கோஸ் அடிப்படையிலான மூல இழையின் குறுக்குவெட்டு ஒழுங்கற்றது, மேலும் ஃபைபர் மேற்பரப்பில் பல பள்ளங்கள் உள்ளன. CZ சிலிக்கான் உலைகளின் ஆக்சிஜனேற்ற வளிமண்டலத்தின் கீழ் C02 போன்ற வாயுக்களை உருவாக்குவது எளிது, இதனால் மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் பொருளில் ஆக்ஸிஜன் மற்றும் கார்பன் தனிமங்களின் மழைப்பொழிவு ஏற்படுகிறது. முக்கிய உற்பத்தியாளர்களில் ஜெர்மன் SGL மற்றும் பிற நிறுவனங்கள் அடங்கும். தற்போது, ​​செமிகண்டக்டர் மோனோகிரிஸ்டலின் தொழிற்துறையில் மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுவது பிட்ச்-அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபீல் ஆகும், இது விஸ்கோஸ் அடிப்படையிலான கார்பனை விட மோசமான வெப்ப காப்பு செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் சுருதி அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபெல்ட் அதிக தூய்மை மற்றும் குறைந்த தூசி உமிழ்வைக் கொண்டுள்ளது. உற்பத்தியாளர்களில் ஜப்பானின் குரேஹா கெமிக்கல் மற்றும் ஒசாகா கேஸ் ஆகியவை அடங்கும்.
கார்பனின் வடிவம் நிலையானதாக இல்லாததால், அது செயல்பட சிரமமாக உள்ளது. இப்போது பல நிறுவனங்கள் கார்பன் உணர்ந்த-குணப்படுத்தப்பட்ட கார்பன் உணர்வின் அடிப்படையில் ஒரு புதிய வெப்ப காப்புப் பொருளை உருவாக்கியுள்ளன. குணப்படுத்தப்பட்ட கார்பன் ஃபெல்ட், ஹார்ட் ஃபீல் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, இது ஒரு குறிப்பிட்ட வடிவத்துடன் உணரப்படும் கார்பன் ஆகும் மற்றும் மென்மையான ஃபீல் பிசின், லேமினேட் செய்யப்பட்ட, குணப்படுத்தப்பட்ட மற்றும் கார்பனேற்றப்பட்ட பிறகு, தன்னிச்சையான தன்மை கொண்டது.

மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கானின் வளர்ச்சி தரம் நேரடியாக வெப்ப சூழலால் பாதிக்கப்படுகிறது, மேலும் இந்த சூழலில் கார்பன் ஃபைபர் வெப்ப காப்பு பொருட்கள் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. கார்பன் ஃபைபர் வெப்ப காப்பு மென்மையானது அதன் செலவு நன்மை, சிறந்த வெப்ப காப்பு விளைவு, நெகிழ்வான வடிவமைப்பு மற்றும் தனிப்பயனாக்கக்கூடிய வடிவம் ஆகியவற்றின் காரணமாக ஒளிமின்னழுத்த குறைக்கடத்தி துறையில் குறிப்பிடத்தக்க நன்மையை கொண்டுள்ளது. கூடுதலாக, கார்பன் ஃபைபர் ஹார்ட் தெர்மல் இன்சுலேஷன் அதன் குறிப்பிட்ட வலிமை மற்றும் அதிக செயல்பாட்டின் காரணமாக வெப்ப புலப் பொருள் சந்தையில் அதிக வளர்ச்சி இடத்தைக் கொண்டிருக்கும். வெப்ப காப்பு பொருட்கள் துறையில் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டிற்கு நாங்கள் கடமைப்பட்டுள்ளோம், மேலும் ஒளிமின்னழுத்த செமிகண்டக்டர் தொழிற்துறையின் செழிப்பு மற்றும் வளர்ச்சியை மேம்படுத்துவதற்கு தயாரிப்பு செயல்திறனை தொடர்ந்து மேம்படுத்துகிறோம்.