Prosés tumuwuhna silikon kristal tunggal sagemblengna dilaksanakeun dina widang termal. Médan termal anu saé nyaéta kondusif pikeun ningkatkeun kualitas kristal sareng gaduh efisiensi kristalisasi anu luhur. Desain médan termal sakitu legana nangtukeun parobahan sarta parobahan gradién suhu dina widang termal dinamis. Aliran gas dina kamar tungku sareng bédana bahan anu dianggo dina médan termal langsung nangtukeun umur jasa médan termal. Médan termal anu dirarancang sacara teu wajar henteu ngan ngajadikeun hésé tumuwuh kristal anu nyumponan syarat kualitas, tapi ogé henteu tiasa tumuwuh kristal tunggal lengkep dina syarat prosés anu tangtu. Ieu sababna industri silikon monocrystalline Czochralski nganggap desain médan termal salaku téknologi 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 bakal sakeudeung ngenalkeun bahan anu digunakeun 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 tungku vakum pertumbuhan kristal. Bagian struktural sareng insulasi termal tina chamber, anu penting pikeun nyiptakeun lawon suhu anu pas dina lebur semikonduktor sareng kristal.
hiji. bahan struktural médan termal
Bahan pangrojong dasar pikeun tumuwuh silikon kristal tunggal ku metoda Czochralski nyaeta grafit-purity tinggi. Bahan grafit maénkeun peran anu penting dina industri modern. Dina persiapan silikon kristal tunggal ku metoda Czochralski, aranjeunna tiasa dianggo salaku komponén struktural médan termal sapertos pamanas, tabung pituduh, crucibles, tabung insulasi, sareng baki crucible.
Bahan grafit dipilih kusabab betah persiapanna dina jilid anu ageung, kamampuan prosés sareng sipat résistansi suhu 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 bahan manaskeun, sarta mibanda konduktivitas termal nyugemakeun nu bisa merata ngadistribusikaeun panas dihasilkeun ku manaskeun kana crucible sarta bagian séjén médan termal. Nanging, dina suhu anu luhur, khususna dina jarak anu jauh, modus utama transfer panas nyaéta radiasi.
Bagian-bagian grafit mimitina dibentuk ku ékstrusi atanapi pencét isostatik partikel karbonan halus anu dicampur sareng binder. Bagian grafit kualitas luhur biasana dipencet sacara isostatik. Sakabeh potongan munggaran karbonized lajeng graphitized dina suhu kacida luhurna, deukeut ka 3000 ° C. Bagian anu didamel tina monolit ieu sering dimurnikeun dina atmosfir anu ngandung klorin dina suhu anu luhur pikeun ngaleungitkeun kontaminasi logam pikeun sasuai sareng syarat industri semikonduktor. Sanajan kitu, sanajan kalawan purifikasi ditangtoskeun, tingkat kontaminasi logam urutan gedena leuwih luhur ti diijinkeun ku bahan kristal tunggal silikon. Ku alatan éta, ati-ati kudu dilaksanakeun dina rarancang médan termal pikeun nyegah kontaminasi komponén-komponén ieu asup kana lebur atanapi permukaan kristal.
Bahan grafit rada permeabel, anu ngamungkinkeun sésa logam di jero gampang ngahontal permukaan. Salaku tambahan, silikon monoksida anu aya dina gas purge di sabudeureun permukaan grafit tiasa nembus jero kana kalolobaan bahan sareng ngaréaksikeun.
Pamanas tungku silikon kristal tunggal mimiti didamel tina logam refractory sapertos tungsten sareng molybdenum. Nalika téknologi ngolah grafit dewasa, sipat listrik sambungan antara komponén grafit janten stabil, sareng pamanas tungku silikon kristal tunggal parantos ngagentos tungsten sareng molybdenum sareng pamanas bahan sanésna. Bahan grafit anu paling seueur dianggo ayeuna nyaéta grafit isostatik. semicera bisa nyadiakeun kualitas luhur isostatically dipencet bahan grafit.
Dina tungku silikon kristal tunggal Czochralski, bahan komposit C / C kadang dianggo, sareng ayeuna dianggo pikeun ngadamel bolts, kacang, crucibles, pelat bantalan beban sareng komponenana sanésna. Karbon/karbon (c/c) bahan komposit mangrupakeun serat karbon bertulang bahan komposit dumasar-karbon. Aranjeunna mibanda kakuatan spésifik tinggi, modulus spésifik tinggi, koefisien ékspansi termal low, konduktivitas listrik alus, kateguhan narekahan badag, gravitasi spésifik low, résistansi shock termal, résistansi korosi, Mibanda runtuyan sipat alus teuing kayaning résistansi suhu luhur sarta ayeuna lega. dipaké dina aerospace, balap, biomaterials sarta widang séjén salaku tipe anyar bahan struktural tahan suhu luhur. Ayeuna, bottleneck utama anu dipanggihan ku bahan komposit C / C domestik nyaéta masalah biaya sareng industrialisasi.
Aya seueur bahan sanésna anu dianggo pikeun nyiptakeun médan termal. Serat karbon grafit bertulang boga sipat mékanis hadé; kumaha oge, eta leuwih mahal sarta imposes sarat design séjén. Silicon carbide (SiC) mangrupikeun bahan anu langkung saé tibatan grafit ku sababaraha cara, tapi éta langkung mahal sareng sesah ngadamel bagian-bagian anu ageung. Nanging, SiC sering dianggo salaku palapis CVD pikeun ningkatkeun umur bagian grafit anu kakeunaan gas silikon monoksida agrésif sareng ogé pikeun ngirangan kontaminasi tina grafit. Lapisan karbida silikon CVD anu padet sacara efektif nyegah kontaminasi di jero bahan grafit microporous dugi ka permukaan.
Anu sanésna nyaéta karbon CVD, anu ogé tiasa ngabentuk lapisan padet dina luhureun bagian grafit. Bahan tahan suhu luhur sanés, sapertos molibdenum atanapi bahan keramik anu cocog sareng lingkungan, tiasa dianggo dimana teu aya résiko kontaminasi lebur. Tapi, keramik oksida boga kasesuaian kawates pikeun kontak langsung jeung bahan grafit dina suhu luhur, mindeng ninggalkeun sababaraha alternatif lamun insulasi diperlukeun. Salah sahijina nyaéta boron nitrida héksagonal (kadangkala disebut grafit bodas alatan sipat sarupa), tapi mibanda sipat mékanis goréng. Molybdenum umumna lumrah pikeun aplikasi suhu luhur kusabab ongkos sedeng na, diffusivity low dina kristal silikon, sarta koefisien segregation low, ngeunaan 5 × 108, nu ngidinan sababaraha kontaminasi molybdenum saméméh ngancurkeun struktur kristal.
dua. Bahan insulasi médan termal
Bahan insulasi anu paling sering dianggo nyaéta karbon dirasakeun dina sababaraha bentuk. Karbon karasa dijieun tina serat ipis nu meta salaku insulasi termal sabab meungpeuk radiasi termal sababaraha kali dina jarak pondok. Karasa karbon lemes dianyam kana lembar bahan anu kawilang ipis, anu teras dipotong kana bentuk anu dipikahoyong sareng dibengkokkeun caket kana radius anu lumayan. Cured felt diwangun ku bahan serat anu sami, ngagunakeun binder anu ngandung karbon pikeun nyambungkeun serat anu kasebar kana objék anu langkung padet sareng bergaya. Ngagunakeun déposisi uap kimia karbon tinimbang binders bisa ngaronjatkeun sipat mékanis bahan.
Ilaharna, beungeut luar insulating cured felt ieu coated ku palapis grafit kontinyu atawa foil pikeun ngurangan erosi jeung maké ogé kontaminasi particulate. Jenis bahan insulasi dumasar-karbon anu sanés ogé aya, sapertos busa karbon. Sacara umum, bahan graphitized jelas pikaresep sabab graphitization greatly ngurangan aréa permukaan serat. Ieu bahan aréa permukaan luhur ngamungkinkeun loba kirang outgassing sarta nyandak kirang waktos ngagambar tungku ka vakum ditangtoskeun. Jenis anu sanésna nyaéta bahan komposit C / C, anu ngagaduhan fitur anu luar biasa sapertos beurat hampang, kasabaran karusakan anu luhur, sareng kakuatan anu luhur. Dipaké dina widang termal pikeun ngaganti bagian grafit, nu nyata ngurangan frékuénsi ngagantian bagian grafit jeung ngaronjatkeun kualitas kristal tunggal jeung stabilitas produksi.
Numutkeun klasifikasi bahan baku, karbon dirasakeun bisa dibagi kana polyacrylonitrile basis karbon dirasakeun, karbon dirasakeun dumasar viscose, sarta karbon basis aspal ngarasa.
Karbon dumasar polyacrylonitrile boga kandungan lebu badag, sarta monofilaments jadi regas sanggeus perlakuan-suhu luhur. Salila operasi, lebu gampang dihasilkeun pikeun ngotoran lingkungan tungku. Dina waktu nu sarua, serat gampang asupkeun pori manusa jeung saluran engapan, ngabalukarkeun ngarugikeun ka kaséhatan manusa; karbon dumasar viscose dirasakeun Mibanda sipat insulasi termal alus, relatif lemes sanggeus perlakuan panas, sarta kurang kamungkinan kana ngahasilkeun lebu. Sanajan kitu, cross-bagian tina untaian dumasar viscose boga bentuk henteu teratur sarta aya loba ravines dina beungeut serat, nu gampang kabentuk ku ayana atmosfir pangoksidasi dina tungku silikon kristal tunggal Czochralski. Gas sapertos CO2 nyababkeun présipitasi unsur oksigén sareng karbon dina bahan silikon kristal tunggal. Pabrikan utama kalebet SGL Jerman sareng perusahaan sanés. Ayeuna, dirasakeun karbon dumasar pitch anu paling loba dipaké dina industri kristal tunggal semikonduktor, sarta kinerja insulasi termal na leuwih hade tinimbang nu dirasakeun karbon caket. Karbon anu didasarkeun karét langkung handap, tapi dirasakeun karbon anu didasarkeun aspal gaduh kamurnian anu langkung luhur sareng émisi lebu anu langkung handap. Pabrikan kalebet Kureha Chemical Jepang, Gas Osaka, jsb.
Kusabab bentuk karbon dirasakeun teu tetep, éta teu merenah pikeun beroperasi. Ayeuna loba pausahaan geus ngembangkeun hiji bahan insulasi termal anyar dumasar kana karbon felt - cured carbon felt. Karbon karasa kapok disebut ogé karasa karasa. Karbon dirasakeun anu ngagaduhan bentuk sareng kelestarian diri saatos diresmikeun ku résin, dilaminasi, padet sareng karbonisasi.
Kualitas pertumbuhan silikon kristal tunggal langsung kapangaruhan ku lingkungan médan termal, sareng bahan insulasi serat karbon maénkeun peran konci dina lingkungan ieu. Serat karbon insulasi termal lemes karasaeun masih ngawengku kaunggulan signifikan dina industri semikonduktor photovoltaic alatan kaunggulan ongkos na, pangaruh insulasi termal alus teuing, desain fléksibel tur wangun customizable. Salaku tambahan, insulasi kaku serat karbon dirasakeun bakal ngagaduhan rohangan anu langkung ageung pikeun pangwangunan di pasar bahan médan termal kusabab kakuatan anu tangtu sareng operability anu langkung luhur. Kami komitmen pikeun panalungtikan sareng pamekaran dina widang bahan insulasi termal sareng terus-terusan ngaoptimalkeun kinerja produk pikeun ngamajukeun kamakmuran sareng pamekaran industri semikonduktor photovoltaic.
waktos pos: May-15-2024