It groeiproses fan monokristallijn silisium wurdt folslein útfierd yn it termyske fjild. In goed termysk fjild is geunstich foar it ferbetterjen fan 'e kwaliteit fan kristallen en hat in hegere kristallisaasje-effisjinsje. It ûntwerp fan it termyske fjild bepaalt foar in grut part de feroaringen yn temperatuergradiënten yn it dynamyske termyske fjild en de stream fan gas yn 'e ovenkeamer. It ferskil yn 'e materialen dy't brûkt wurde yn it termyske fjild bepaalt direkt de libbensdoer fan it termyske fjild. In ûnredelik termysk fjild is net allinich lestich om kristallen te groeien dy't foldogge oan kwaliteitseasken, mar kin ek net folslein monokristallijn groeie ûnder bepaalde proseseasken. Dêrom beskôget de direkte-lûkende monokristallijne silisiumyndustry it ûntwerp fan it termyske fjild as de wichtichste technology en ynvestearret enoarme mankrêft en materiële boarnen yn ûndersyk en ûntwikkeling fan it termyske fjild.
It termyske systeem is gearstald út ferskate termyske fjildmaterialen. Wy sille allinich koart de materialen yntrodusearje dy't brûkt wurde yn it termyske fjild. Wat de temperatuerferdieling yn it termyske fjild en de ynfloed dêrfan op it lûken fan kristalen oanbelanget, sille wy hjir net analysearje. It termyske fjildmateriaal ferwiist nei de struktuer en it termyske isolaasjediel yn 'e fakuümovenkeamer fan kristalgroei, wat essensjeel is foar it meitsjen fan in passende temperatuerferdieling om 'e healgeleidersmelt en it kristal hinne.
1. Materiaal foar termyske fjildstruktuer
It basis stipemateriaal foar de direkte-lûkmetoade om monokristallijn silisium te groeien is grafyt mei hege suverens. Grafytmaterialen spylje in tige wichtige rol yn 'e moderne yndustry. Se kinne brûkt wurde as strukturele komponinten foar waarmtefjilden lykaskachels, gidsbuizen, kroezen, isolaasjebuizen, kroezenbakken, ensfh. by de tarieding fan monokristallijn silisium mei de Czochralski-metoade.
Grafytmaterialenwurde selektearre om't se maklik te meitsjen binne yn grutte folumes, ferwurke wurde kinne en resistint binne tsjin hege temperatueren. Koalstof yn 'e foarm fan diamant of grafyt hat in heger smeltpunt as elk elemint of ferbining. Grafytmaterialen binne frij sterk, foaral by hege temperatueren, en har elektryske en termyske geliedingsfermogen is ek frij goed. Syn elektryske geliedingsfermogen makket it geskikt as inkachelmateriaal. It hat in befredigjende termyske geliedingskoëffisjint, wêrtroch't de waarmte dy't troch de ferwaarming generearre wurdt evenredich ferdield wurdt oer de kroes en oare dielen fan it waarmtefjild. By hege temperatueren, benammen oer lange ôfstannen, is de wichtichste waarmte-oerdrachtmodus lykwols strieling.
Grafytdielen wurde yn earste ynstânsje makke fan fyn koalstofhoudende dieltsjes mingd mei in bindemiddel en foarme troch ekstruzje of isostatysk parsen. Grafytdielen fan hege kwaliteit wurde meastentiids isostatysk parse. It hiele stik wurdt earst karbonisearre en dan grafitisearre by tige hege temperatueren, tichtby 3000 °C. De ûnderdielen dy't út dizze hiele stikken ferwurke wurde, wurde meastentiids suvere yn in chloorhâldende sfear by hege temperatueren om metaalfersmoarging te ferwiderjen om te foldwaan oan 'e easken fan' e healgeleideryndustry. Sels nei juste suvering is it nivo fan metaalfersmoarging lykwols ferskate oarders fan grutte heger as dat tastien is foar silisium monokristallijne materialen. Dêrom moat by it ûntwerp fan it termyske fjild soarchfâldich omtinken jûn wurde om te foarkommen dat fersmoarging fan dizze komponinten it smelt- of kristaloerflak binnenkomt.
Grafytmaterialen binne wat permeabel, wat it maklik makket foar it oerbleaune metaal binnenin om it oerflak te berikken. Derneist kin it silisiummonokside dat oanwêzich is yn it purgegas om it grafytoppervlak hinne yn de measte materialen penetrearje en reagearje.
Iere monokristallijne silisiumovenferwaarmingsapparaten waarden makke fan refraktêre metalen lykas wolfraam en molybdeen. Mei de tanimmende folwoeksenheid fan grafytferwurkingstechnology binne de elektryske eigenskippen fan 'e ferbining tusken grafytkomponinten stabyl wurden, en monokristallijne silisiumovenferwaarmingsapparaten hawwe wolfraam, molybdeen en oare materiaalferwaarmingsapparaten folslein ferfongen. Op it stuit is it meast brûkte grafytmateriaal isostatysk grafyt. De isostatyske grafyttariedingstechnology fan ús lân is relatyf efterút, en de measte grafytmaterialen dy't brûkt wurde yn 'e húshâldlike fotovoltaïsche yndustry wurde ymportearre út it bûtenlân. Bûtenlânske fabrikanten fan isostatyske grafyt binne benammen it Dútske SGL, it Japanske Tokai Carbon, it Japanske Toyo Tanso, ensfh. Yn Czochralski monokristallijne silisiumovens wurde soms C/C-kompositmaterialen brûkt, en se binne begûn te wurden brûkt om bouten, moeren, kroesen, laadplaten en oare komponinten te meitsjen. Koalstof/koalstof (C/C) kompositen binne koalstoffiberfersterke koalstofbasearre kompositen mei in searje poerbêste eigenskippen lykas hege spesifike sterkte, hege spesifike modulus, lege termyske útwreidingskoëffisjint, goede elektryske gelieding, hege brektaardichheid, lege spesifike swiertekrêft, termyske skokbestriding, korrosjebestriding en hege temperatuerbestriding. Op it stuit wurde se in soad brûkt yn 'e loftfeart, racesport, biomaterialen en oare fjilden as nije hege-temperatuerbestindige strukturele materialen. Op it stuit binne de wichtichste knelpunten dy't húshâldlike C/C-kompositen tsjinkomme noch altyd kosten- en yndustrialisaasjeproblemen.
Der binne in soad oare materialen dy't brûkt wurde om termyske fjilden te meitsjen. Koalstoffiberfersterke grafyt hat bettere meganyske eigenskippen; mar it is djoerder en hat oare easken foar ûntwerp.Silisiumkarbid (SiC)is yn in protte opsichten in better materiaal as grafyt, mar it is folle djoerder en dreger om grutte ûnderdielen te meitsjen. SiC wurdt lykwols faak brûkt as inCVD-coatingom de libbensdoer fan grafytûnderdielen dy't bleatsteld wurde oan korrosyf silisiummonoksidegas te fergrutsjen, en kin ek fersmoarging troch grafyt ferminderje. De tichte CVD-silisiumkarbidcoating foarkomt effektyf dat fersmoarging yn it mikroporeuze grafytmateriaal it oerflak berikt.
In oar is CVD-koalstof, dy't ek in tichte laach boppe it grafytdiel foarmje kin. Oare temperatuerbestindige materialen, lykas molybdeen of keramyske materialen dy't mei de omjouwing kinne bestean, kinne brûkt wurde wêr't gjin risiko is op fersmoarging fan 'e smelt. Oxidekeramyk is lykwols oer it algemien beheind yn har tapassing op grafytmaterialen by hege temperatueren, en d'r binne in pear oare opsjes as isolaasje nedich is. Ien is hexagonale boornitride (soms wyt grafyt neamd fanwegen ferlykbere eigenskippen), mar de meganyske eigenskippen binne min. Molybdeen wurdt oer it algemien ridlik brûkt foar situaasjes mei hege temperatuer fanwegen syn matige kosten, lege diffúzjesnelheid yn silisiumkristallen, en in heul lege segregaasjekoëffisjint fan sawat 5 × 108, wat in bepaalde hoemannichte molybdeenfersmoarging mooglik makket foardat de kristalstruktuer ferneatige wurdt.
2. Termyske isolaasjematerialen
It meast brûkte isolaasjemateriaal is koalstoffilt yn ferskate foarmen. Koalstoffilt is makke fan tinne fezels, dy't as isolaasje fungearje, om't se meardere kearen termyske strieling oer in koarte ôfstân blokkearje. It sêfte koalstoffilt wurdt weefd ta relatyf tinne platen materiaal, dy't dan yn 'e winske foarm snien wurde en strak bûgd wurde yn in ridlike radius. Útharde filts binne gearstald út ferlykbere fezelmaterialen, en in koalstofhâldend bindmiddel wurdt brûkt om de fersprate fezels te ferbinen ta in steviger en foarme objekt. It brûken fan gemyske dampôfsetting fan koalstof ynstee fan in bindmiddel kin de meganyske eigenskippen fan it materiaal ferbetterje.
Typysk wurdt it bûtenste oerflak fan it termyske isolaasje-úthardingsfilt bedekt mei in trochgeande grafytcoating of folie om eroazje en slijtage te ferminderjen, lykas fersmoarging troch dieltsjes. Oare soarten termyske isolaasjematerialen op basis fan koalstof besteane ek, lykas koalstofskuim. Yn 't algemien wurde grafitisearre materialen fansels foarkar jûn, om't grafitisaasje it oerflak fan 'e glêstried sterk ferminderet. De útgassing fan dizze materialen mei in grut oerflak wurdt sterk fermindere, en it kostet minder tiid om de oven nei in gaadlik fakuüm te pompen. In oar is C/C-kompositmateriaal, dat treflike skaaimerken hat lykas licht gewicht, hege skeatolerânsje en hege sterkte. Gebrûk yn termyske fjilden om grafytûnderdielen te ferfangen, ferminderet de frekwinsje fan ferfanging fan grafytûnderdielen signifikant, ferbetteret de monokristallijne kwaliteit en produksjestabiliteit.
Neffens de klassifikaasje fan grûnstoffen kin koalstoffilt wurde ferdield yn koalstoffilt op basis fan polyacrylonitril, koalstoffilt op basis fan viskose en koalstoffilt op basis fan pik.
Koalstoffilt op basis fan polyacrylonitril hat in hege jiske-ynhâld. Nei hege-temperatuerbehanneling wurdt de ienige fezels bros. Tidens operaasje is it maklik om stof te generearjen om de ovenomjouwing te fersmoargjen. Tagelyk kin de fezels maklik yn 'e poaren en luchtwegen fan it minsklik lichem komme, wat skealik is foar de minsklike sûnens. Koalstoffilt op basis fan viskositeit hat goede termyske isolaasjeprestaasjes. It is relatyf sêft nei waarmtebehanneling en is net maklik om stof te generearjen. De dwerstrochsneed fan 'e rauwe fezels op basis fan viskositeit is lykwols ûnregelmjittich, en d'r binne in protte groeven op it fezeloerflak. It is maklik om gassen lykas CO2 te generearjen ûnder de oksidearjende sfear fan 'e CZ-silisiumoven, wêrtroch't soerstof en koalstofeleminten yn it monokristallijne silisiummateriaal delslach wurde. De wichtichste fabrikanten binne it Dútske SGL en oare bedriuwen. Op it stuit is it meast brûkte koalstoffilt op basis fan pik yn 'e monokristallijne healgeleideryndustry, dat mindere termyske isolaasjeprestaasjes hat as koalstoffilt op basis fan viskositeit, mar koalstoffilt op basis fan pik hat in hegere suverens en in legere stofútstjit. Fabrikanten binne ûnder oaren it Japanske Kureha Chemical en Osaka Gas.
Omdat de foarm fan koalstoffilt net fêst is, is it ûngemaklik om te betsjinjen. No hawwe in protte bedriuwen in nij termysk isolaasjemateriaal ûntwikkele op basis fan koalstoffilt-útharde koalstoffilt. Útharde koalstoffilt, ek wol hurd filt neamd, is in koalstoffilt mei in bepaalde foarm en selsstannige eigenskippen nei't sêft filt mei hars impregnearre, laminearre, útharde en karbonisearre is.
De groeikwaliteit fan monokristallijn silisium wurdt direkt beynfloede troch de termyske omjouwing, en termyske isolaasjematerialen fan koalstofvezel spylje in wichtige rol yn dizze omjouwing. Soft filt fan termyske isolaasje fan koalstofvezel hat noch altyd in wichtich foardiel yn 'e fotovoltaïske healgeleideryndustry fanwegen syn kostenfoardiel, poerbêste termyske isolaasje-effekt, fleksibel ûntwerp en oanpasbere foarm. Derneist sil hurde termyske isolaasjefilt fan koalstofvezel gruttere ûntwikkelingsromte hawwe yn 'e merk foar termyske fjildmateriaal fanwegen syn bepaalde sterkte en hegere wurkberens. Wy binne ynsette foar ûndersyk en ûntwikkeling op it mêd fan termyske isolaasjematerialen, en optimalisearje de produktprestaasjes kontinu om de wolfeart en ûntwikkeling fan 'e fotovoltaïske healgeleideryndustry te befoarderjen.
Pleatsingstiid: 12 juny 2024