Ang proseso sa pagtubo sa monocrystalline silicon hingpit nga gihimo sa thermal field. Ang maayong thermal field makatabang sa pagpalambo sa kalidad sa mga kristal ug adunay mas taas nga crystallization efficiency. Ang disenyo sa thermal field dako og ikatabang sa pag-usab-usab sa temperatura sa dynamic thermal field ug sa pag-agos sa gas sa furnace chamber. Ang kalainan sa mga materyales nga gigamit sa thermal field direktang nagtino sa kinabuhi sa thermal field. Ang dili makatarunganon nga thermal field dili lamang lisod patuboon ang mga kristal nga makatuman sa mga kinahanglanon sa kalidad, apan dili usab makapatubo og kompleto nga monocrystalline ubos sa pipila ka mga kinahanglanon sa proseso. Mao kini ang hinungdan nga ang industriya sa direct-pull monocrystalline silicon nag-isip sa thermal field design isip labing kinauyokan nga teknolohiya ug namuhunan og dako nga manpower ug material resources sa thermal field research ug development.
Ang thermal system gilangkoban sa lain-laing mga materyales sa thermal field. Atong ipaila-ila lang sa mubo ang mga materyales nga gigamit sa thermal field. Mahitungod sa distribusyon sa temperatura sa thermal field ug ang epekto niini sa pagbira sa kristal, dili nato kini analisahon dinhi. Ang thermal field material nagtumong sa istruktura ug thermal insulation nga bahin sa vacuum furnace chamber sa pagtubo sa kristal, nga hinungdanon alang sa paghimo og angay nga distribusyon sa temperatura sa palibot sa semiconductor melt ug kristal.
1. Materyal sa istruktura sa thermal field
Ang batakang materyal nga pangsuporta para sa direct-pull method aron motubo ang monocrystalline silicon mao ang high-purity graphite. Ang mga materyales nga graphite adunay importanteng papel sa modernong industriya. Mahimo kining gamiton isip mga sangkap sa istruktura sa heat field sama samga heater, mga tubo sa giya, mga tunawan sa kalayo, mga tubo sa insulasyon, mga tray sa crucible, ug uban pa sa pag-andam sa monocrystalline silicon pinaagi sa pamaagi sa Czochralski.
Mga materyales nga grapaytgipili tungod kay dali ra kini andamon sa daghang gidaghanon, mahimong iproseso ug makasugakod sa taas nga temperatura. Ang carbon sa porma sa diamante o graphite adunay mas taas nga melting point kaysa bisan unsang elemento o compound. Ang mga materyales sa graphite lig-on kaayo, labi na sa taas nga temperatura, ug ang ilang electrical ug thermal conductivity maayo usab. Ang electrical conductivity niini naghimo niini nga angay isip usa kapampainitmateryal. Kini adunay makatagbaw nga thermal conductivity coefficient, nga nagtugot sa kainit nga namugna sa heater nga parehas nga maapod-apod sa crucible ug uban pang mga bahin sa heat field. Bisan pa, sa taas nga temperatura, labi na sa lagyong mga distansya, ang panguna nga paagi sa pagbalhin sa kainit mao ang radiation.
Ang mga parte sa graphite sa sinugdanan hinimo gikan sa pino nga mga partikulo sa carbonaceous nga gisagol sa usa ka binder ug giporma pinaagi sa extrusion o isostatic pressing. Ang mga parte sa graphite nga taas og kalidad kasagaran isostatically pressed. Ang tibuok nga piraso una nga gi-carbonize ug dayon gi-graphitize sa taas kaayo nga temperatura, duol sa 3000°C. Ang mga parte nga giproseso gikan niining tibuok nga mga piraso kasagaran giputli sa usa ka atmospera nga adunay chlorine sa taas nga temperatura aron makuha ang kontaminasyon sa metal aron matubag ang mga kinahanglanon sa industriya sa semiconductor. Bisan pa, bisan human sa hustong pagputli, ang lebel sa kontaminasyon sa metal pipila ka order sa magnitude nga mas taas kaysa sa gitugot alang sa mga materyales nga silicon monocrystalline. Busa, kinahanglan nga mag-amping sa disenyo sa thermal field aron mapugngan ang kontaminasyon niining mga sangkap nga makasulod sa natunaw o kristal nga nawong.
Ang mga materyales nga graphite gamay ra ang permeability, nga naghimo niini nga sayon para sa nahibiling metal sa sulod nga makaabot sa ibabaw. Dugang pa, ang silicon monoxide nga anaa sa purge gas sa palibot sa ibabaw sa graphite makasulod sa kadaghanan sa mga materyales ug mo-react.
Ang mga unang monocrystalline silicon furnace heater hinimo gikan sa mga refractory metal sama sa tungsten ug molybdenum. Uban sa nagkadako nga pagkahamtong sa teknolohiya sa pagproseso sa graphite, ang mga electrical properties sa koneksyon tali sa mga sangkap sa graphite nahimong lig-on, ug ang mga monocrystalline silicon furnace heater hingpit nga mipuli sa tungsten, molybdenum ug uban pang mga materyales nga heater. Sa pagkakaron, ang labing kaylap nga gigamit nga materyal sa graphite mao ang isostatic graphite. Ang teknolohiya sa pag-andam sa isostatic graphite sa akong nasud medyo atrasado, ug kadaghanan sa mga materyales sa graphite nga gigamit sa industriya sa photovoltaic sa nasud gi-import gikan sa gawas sa nasud. Ang mga langyaw nga tiggama sa isostatic graphite naglakip sa SGL sa Germany, Tokai Carbon sa Japan, Toyo Tanso sa Japan, ug uban pa. Sa Czochralski monocrystalline silicon furnaces, ang mga materyales nga C/C composite usahay gigamit, ug kini nagsugod na sa paggamit sa paghimo og mga bolt, nuts, crucibles, load plates ug uban pang mga sangkap. Ang carbon/carbon (C/C) composites mga carbon fiber reinforced carbon-based composites nga adunay serye sa maayo kaayong mga kabtangan sama sa taas nga specific strength, taas nga specific modulus, ubos nga thermal expansion coefficient, maayong electrical conductivity, taas nga fracture toughness, ubos nga specific gravity, thermal shock resistance, corrosion resistance, ug taas nga temperature resistance. Sa pagkakaron, kini kaylap nga gigamit sa aerospace, racing, biomaterials ug uban pang natad isip bag-ong high-temperature resistant structural materials. Sa pagkakaron, ang mga nag-unang bottleneck nga nasinati sa mga domestic C/C composites mao gihapon ang mga isyu sa gasto ug industriyalisasyon.
Daghan pang ubang mga materyales nga gigamit sa paghimo og mga thermal field. Ang carbon fiber reinforced graphite adunay mas maayong mekanikal nga mga kabtangan; apan kini mas mahal ug adunay uban pang mga kinahanglanon alang sa disenyo.Silikon karbida (SiC)mas maayo nga materyal kaysa graphite sa daghang aspeto, apan mas mahal ug lisod ang pag-andam sa dagkong mga piyesa. Bisan pa, ang SiC kanunay nga gigamit isipPagtabon sa CVDaron madugangan ang kinabuhi sa mga parte sa graphite nga naladlad sa makadaot nga silicon monoxide gas, ug makapakunhod usab sa kontaminasyon gikan sa graphite. Ang baga nga CVD silicon carbide coating epektibong makapugong sa mga kontaminasyon sa sulod sa microporous graphite nga materyal nga makaabot sa ibabaw.
Ang lain mao ang CVD carbon, nga mahimo usab nga magporma og dasok nga layer ibabaw sa bahin sa graphite. Ang ubang mga materyales nga resistensya sa taas nga temperatura, sama sa molybdenum o mga materyales nga seramiko nga mahimong mag-uban sa palibot, mahimong magamit kung walay risgo sa paghugaw sa natunaw nga materyal. Bisan pa, ang mga oxide ceramics sa kasagaran limitado sa ilang paggamit sa mga materyales nga graphite sa taas nga temperatura, ug adunay pipila ka ubang mga kapilian kung gikinahanglan ang insulasyon. Ang usa mao ang hexagonal boron nitride (usahay gitawag nga puti nga graphite tungod sa parehas nga mga kabtangan), apan ang mga mekanikal nga kabtangan dili maayo. Ang molybdenum sa kasagaran gigamit nga makatarunganon alang sa mga sitwasyon sa taas nga temperatura tungod sa kasarangan nga gasto niini, ubos nga rate sa pagsabwag sa mga kristal nga silicon, ug usa ka ubos kaayo nga coefficient sa segregation nga mga 5 × 108, nga nagtugot sa usa ka piho nga kantidad sa kontaminasyon sa molybdenum sa dili pa malaglag ang istruktura sa kristal.
2. Mga materyales sa insulasyon sa kainit
Ang labing kasagarang gigamit nga materyal sa insulasyon mao ang carbon felt sa lainlaing mga porma. Ang carbon felt hinimo sa nipis nga mga lanot, nga nagsilbing insulasyon tungod kay kini nagbabag sa thermal radiation sa makadaghang higayon sa mubo nga distansya. Ang humok nga carbon felt gihabol ngadto sa medyo nipis nga mga palid sa materyal, nga dayon giputol sa gitinguha nga porma ug hugot nga gibawog ngadto sa makatarunganon nga radius. Ang mga cured felt gilangkoban sa parehas nga mga materyales sa fiber, ug usa ka carbon-containing binder ang gigamit aron ikonektar ang nagkatibulaag nga mga lanot ngadto sa usa ka mas lig-on ug porma nga butang. Ang paggamit sa kemikal nga pagdeposito sa alisngaw sa carbon imbes nga usa ka binder makapauswag sa mekanikal nga mga kabtangan sa materyal.
Kasagaran, ang gawas nga bahin sa thermal insulation curing felt gitabonan og continuous graphite coating o foil aron makunhuran ang erosion ug wear ingon man ang particulate contamination. Adunay usab ubang klase sa carbon-based thermal insulation materials, sama sa carbon foam. Sa kinatibuk-an, ang graphitized materials mas gipalabi tungod kay ang graphitization makapakunhod pag-ayo sa surface area sa fiber. Ang outgassing niining mga high-surface-area materials makapakunhod pag-ayo, ug mas gamay ang oras nga gikinahanglan aron ma-pump ang furnace ngadto sa angay nga vacuum. Ang lain mao ang C/C composite material, nga adunay talagsaong mga kinaiya sama sa gaan, taas nga damage tolerance ug taas nga kusog. Ang paggamit sa thermal fields aron ilisan ang mga graphite parts makapakunhod pag-ayo sa frequency sa pag-ilis sa mga graphite parts, makapaayo sa monocrystalline quality ug production stability.
Sumala sa klasipikasyon sa hilaw nga materyal, ang carbon felt mahimong bahinon sa polyacrylonitrile-based carbon felt, viscose-based carbon felt, ug pitch-based carbon felt.
Ang polyacrylonitrile-based carbon felt adunay daghang abo. Human sa taas nga temperatura nga pagtambal, ang single fiber mahimong brittle. Atol sa operasyon, dali ra nga makamugna og abog nga makahugaw sa palibot sa hurnohan. Sa samang higayon, ang fiber dali nga makasulod sa mga pores ug respiratory tract sa lawas sa tawo, nga makadaot sa panglawas sa tawo. Ang viscose-based carbon felt adunay maayo nga thermal insulation performance. Kini medyo humok human sa heat treatment ug dili dali nga makamugna og abog. Bisan pa, ang cross-section sa viscose-based raw fiber dili regular, ug adunay daghang mga grooves sa ibabaw sa fiber. Sayon ra ang pagmugna og mga gas sama sa C02 ubos sa oxidizing atmosphere sa CZ silicon furnace, hinungdan sa pag-ulan sa oxygen ug carbon elements sa monocrystalline silicon material. Ang mga nag-unang tiggama naglakip sa German SGL ug uban pang mga kompanya. Sa pagkakaron, ang labing kaylap nga gigamit sa industriya sa semiconductor monocrystalline mao ang pitch-based carbon felt, nga adunay mas ubos nga thermal insulation performance kaysa viscose-based carbon felt, apan ang pitch-based carbon felt adunay mas taas nga purity ug mas ubos nga dust emission. Ang mga tiggama naglakip sa Kureha Chemical sa Japan ug Osaka Gas.
Tungod kay ang porma sa carbon felt dili piho, kini lisod gamiton. Karon daghang mga kompanya ang nakaugmad og bag-ong thermal insulation material nga gibase sa carbon felt-cured carbon felt. Ang cured carbon felt, nga gitawag usab og hard felt, usa ka carbon felt nga adunay piho nga porma ug self-sustaining properties human ang humok nga felt gihumol sa resin, gi-laminate, gi-cure ug gi-carbonize.
Ang kalidad sa pagtubo sa monocrystalline silicon direktang naapektuhan sa thermal environment, ug ang carbon fiber thermal insulation materials adunay hinungdanong papel niini nga palibot. Ang carbon fiber thermal insulation soft felt adunay gihapon dakong bentaha sa industriya sa photovoltaic semiconductor tungod sa bentaha sa gasto, maayo kaayong thermal insulation effect, flexible nga disenyo ug mapasibo nga porma. Dugang pa, ang carbon fiber hard thermal insulation felt adunay mas dako nga luna sa pag-uswag sa merkado sa thermal field material tungod sa piho nga kusog ug mas taas nga operability niini. Kami komitado sa panukiduki ug pag-uswag sa natad sa thermal insulation materials, ug padayon nga pag-optimize sa performance sa produkto aron mapalambo ang kauswagan ug pag-uswag sa industriya sa photovoltaic semiconductor.
Oras sa pag-post: Hunyo-12-2024