Hoʻokō piha ʻia ke kaʻina hana ulu o ka silicon monocrystalline i loko o ke kahua wela. He kūpono kahi kahua wela maikaʻi no ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka maikaʻi o nā kristal a he kiʻekiʻe ka pono o ka crystallization. ʻO ka hoʻolālā ʻana o ke kahua wela e hoʻoholo nui i nā loli o nā gradients mahana i loko o ke kahua wela ikaika a me ke kahe o ke kinoea i loko o ke keʻena umu. ʻO ka ʻokoʻa o nā mea i hoʻohana ʻia i loko o ke kahua wela e hoʻoholo pololei i ke ola lawelawe o ke kahua wela. ʻAʻole paʻakikī wale ke ulu ʻana o kahi kahua wela kūpono ʻole i nā kristal e hoʻokō ana i nā koi maikaʻi, akā ʻaʻole hiki ke ulu i ka monocrystalline piha ma lalo o kekahi mau koi hana. ʻO ia ke kumu e manaʻo ai ka ʻoihana silicon monocrystalline huki pololei i ka hoʻolālā kahua wela ʻo ia ka ʻenehana koʻikoʻi loa a hoʻopukapuka kālā i ka nui o ka manpower a me nā kumuwaiwai mea i ka noiʻi a me ka hoʻomohala ʻana i ke kahua wela.
Ua haku ʻia ka ʻōnaehana wela me nā mea like ʻole o ke kahua wela. Hoʻolauna pōkole mākou i nā mea i hoʻohana ʻia i ke kahua wela. No ka hoʻolaha ʻana o ka mahana ma ke kahua wela a me kona hopena i ka huki kristal, ʻaʻole mākou e kālailai ma ʻaneʻi. ʻO ka mea kahua wela e pili ana i ka ʻāpana hoʻonohonoho a me ka insulation wela i loko o ke keʻena umu hakahaka o ka ulu ʻana o ke kristal, he mea nui ia no ka hoʻokumu ʻana i kahi hoʻolaha mahana kūpono a puni ka semiconductor heheʻe a me ke kristal.
1. Mea hoʻonohonoho kahua wela
ʻO ke kumu kākoʻo no ke ʻano huki pololei e ulu ai ka silicon monocrystalline he graphite maʻemaʻe kiʻekiʻe. He kuleana koʻikoʻi ko nā mea graphite i ka ʻoihana hou. Hiki ke hoʻohana ʻia ma ke ʻano he mau ʻāpana kūkulu kahua wela e like menā mea hoʻomehana, nā paipu alakaʻi, nā ipu hoʻoheheʻe, nā paipu insulation, nā pā ipu hoʻoheheʻe, a pēlā aku i ka hoʻomākaukau ʻana o ka silicon monocrystalline ma ke ʻano Czochralski.
Nā mea graphiteua koho ʻia no ka mea he maʻalahi lākou e hoʻomākaukau i nā nui nui, hiki ke hana ʻia a kūpaʻa i nā mahana kiʻekiʻe. ʻOi aku ka kiʻekiʻe o ka hoʻoheheʻe ʻana o ke kalapona ma ke ʻano o ka daimana a i ʻole ka graphite ma mua o kekahi mea a hui paha. He ikaika loa nā mea graphite, ʻoi aku hoʻi i nā mahana kiʻekiʻe, a maikaʻi loa hoʻi ko lākou conductivity uila a me ka thermal. ʻO kona conductivity uila e kūpono ai ia ma ke ʻano hemea hoʻomehanamea. Loaʻa iā ia kahi coefficient conductivity thermal kūpono, e ʻae ana i ka wela i hana ʻia e ka mea hoʻomehana e hoʻolaha like ʻia i ka ipu hoʻoheheʻe a me nā ʻāpana ʻē aʻe o ke kahua wela. Eia nō naʻe, i nā mahana kiʻekiʻe, ʻoi aku hoʻi ma nā mamao lōʻihi, ʻo ke ʻano hoʻoili wela nui ka radiation.
Hana mua ʻia nā ʻāpana graphite me nā ʻāpana carbonaceous maikaʻi i hui pū ʻia me kahi mea hoʻopaʻa a hana ʻia e ka extrusion a i ʻole ke kaomi isostatic. ʻO nā ʻāpana graphite kiʻekiʻe e kaomi pinepine ʻia. Hoʻoheheʻe mua ʻia ka ʻāpana holoʻokoʻa a laila graphitized i nā mahana kiʻekiʻe loa, kokoke i 3000°C. Hoʻomaʻemaʻe pinepine ʻia nā ʻāpana i hana ʻia mai kēia mau ʻāpana holoʻokoʻa i loko o kahi lewa i loaʻa ka chlorine i nā mahana kiʻekiʻe e wehe i ka haumia metala e hoʻokō ai i nā koi o ka ʻoihana semiconductor. Eia nō naʻe, ʻoiai ma hope o ka hoʻomaʻemaʻe kūpono, ʻoi aku ka nui o ka haumia metala ma mua o ka mea i ʻae ʻia no nā mea silicon monocrystalline. No laila, pono e mālama pono i ka hoʻolālā kahua wela e pale aku i ka haumia o kēia mau ʻāpana mai ke komo ʻana i ka ʻili heheʻe a i ʻole ka kristal.
He mea permeable iki nā mea graphite, kahi e maʻalahi ai i ke koena o ka metala i loko e hiki i ka ʻili. Eia kekahi, hiki i ka silicon monoxide i loko o ke kinoea purge a puni ka ʻili graphite ke komo i loko o ka hapa nui o nā mea a pane.
Ua hana ʻia nā mea hoʻomehana umu silicon monocrystalline mua me nā metala refractory e like me ka tungsten a me ka molybdenum. Me ka hoʻonui ʻana o ka ʻenehana hana graphite, ua paʻa nā waiwai uila o ka pilina ma waena o nā ʻāpana graphite, a ua pani piha nā mea hoʻomehana umu silicon monocrystalline i ka tungsten, molybdenum a me nā mea hoʻomehana mea ʻē aʻe. I kēia manawa, ʻo ka mea graphite i hoʻohana nui ʻia ʻo ia ka graphite isostatic. ʻO ka ʻenehana hoʻomākaukau graphite isostatic o koʻu ʻāina he mea lohi loa ia, a ʻo ka hapa nui o nā mea graphite i hoʻohana ʻia i ka ʻoihana photovoltaic kūloko e lawe ʻia mai nā ʻāina ʻē. ʻO nā mea hana graphite isostatic haole e komo pū me SGL o Kelemania, Tokai Carbon o Iapana, Toyo Tanso o Iapana, a pēlā aku. I loko o nā umu silicon monocrystalline Czochralski, hoʻohana ʻia nā mea hui C/C i kekahi manawa, a ua hoʻomaka lākou e hoʻohana e hana i nā bolts, nati, nā ipu hoʻoheheʻe, nā papa ukana a me nā ʻāpana ʻē aʻe. ʻO nā hui kalapona/kalapona (C/C) he mau hui kalapona i hoʻoikaika ʻia me ke kalapona me kahi ʻano o nā waiwai maikaʻi loa e like me ka ikaika kikoʻī kiʻekiʻe, ka modulus kikoʻī kiʻekiʻe, ka coefficient hoʻonui wela haʻahaʻa, ka conductivity uila maikaʻi, ka paʻakikī haki kiʻekiʻe, ke kaumaha kikoʻī haʻahaʻa, ke kū'ē ʻana i ka haʻalulu wela, ke kū'ē ʻana i ka pala, a me ke kū'ē ʻana i ke kiʻekiʻe o ka mahana. I kēia manawa, hoʻohana nui ʻia lākou i ka aerospace, ka heihei, nā biomaterials a me nā kahua ʻē aʻe e like me nā mea kūkulu hou e kū'ē ana i ka mahana kiʻekiʻe. I kēia manawa, ʻo nā pilikia nui i loaʻa i nā hui C/C kūloko he mau pilikia kumukūʻai a me ka ʻoihana.
Nui nā mea ʻē aʻe i hoʻohana ʻia e hana i nā kahua wela. ʻOi aku ka maikaʻi o nā waiwai mechanical o ka graphite i hoʻoikaika ʻia me ke kalapona; akā ʻoi aku ke kumukūʻai a he mau koi ʻē aʻe no ka hoʻolālā.Kalaka silika (SiC)he mea ʻoi aku ka maikaʻi ma mua o ka graphite ma nā ʻano he nui, akā ʻoi aku ke kumukūʻai a paʻakikī hoʻi e hoʻomākaukau i nā ʻāpana nui. Eia nō naʻe, hoʻohana pinepine ʻia ʻo SiC ma ke ʻano heUhi CVDe hoʻonui i ke ola o nā ʻāpana graphite i hōʻike ʻia i ke kinoea silicon monoxide corrosive, a hiki nō hoʻi ke hōʻemi i ka haumia mai ka graphite. ʻO ka uhi silicon carbide CVD mānoanoa e pale pono i nā mea haumia i loko o ka mea graphite microporous mai ka hiki ʻana i ka ʻili.
ʻO kekahi ʻo ke kalapona CVD, hiki ke hana i kahi papa mānoanoa ma luna o ka ʻāpana graphite. Hiki ke hoʻohana ʻia nā mea ʻē aʻe e kū ana i ka mahana kiʻekiʻe, e like me ka molybdenum a i ʻole nā mea keramika e hiki ke noho pū me ke kaiapuni, kahi ʻaʻohe pilikia o ka haumia ʻana i ka heheʻe. Eia nō naʻe, ua kaupalena ʻia nā keramika oxide i ko lākou hoʻohana ʻana i nā mea graphite i nā mahana kiʻekiʻe, a he kakaikahi nā koho ʻē aʻe inā pono ka insulation. ʻO kekahi he hexagonal boron nitride (i kekahi manawa i kapa ʻia ʻo graphite keʻokeʻo ma muli o nā waiwai like), akā ʻilihune nā waiwai mechanical. Hoʻohana maʻamau ʻia ka Molybdenum no nā kūlana mahana kiʻekiʻe ma muli o kona kumukūʻai kūpono, ka haʻahaʻa o ka diffusion rate i loko o nā kristal silicon, a me kahi coefficient segregation haʻahaʻa loa ma kahi o 5 × 108, e ʻae ana i kahi nui o ka haumia molybdenum ma mua o ka luku ʻana i ke ʻano kristal.
2. Nā mea hoʻokaʻawale wela
ʻO ka mea hoʻopaʻa i hoʻohana nui ʻia, ʻo ia ka ʻili kalapona ma nā ʻano like ʻole. Hana ʻia ka ʻili kalapona me nā olonā lahilahi, e hana ana ma ke ʻano he mea hoʻopaʻa no ka mea ke ālai nei lākou i ka radiation thermal i nā manawa he nui ma kahi mamao pōkole. Uhi ʻia ka ʻili kalapona palupalu i loko o nā pepa lahilahi o ka mea, a laila ʻoki ʻia i ke ʻano i makemake ʻia a pelu paʻa ʻia i loko o kahi radius kūpono. Hana ʻia nā ʻili i hoʻōla ʻia me nā mea olonā like, a hoʻohana ʻia kahi mea hoʻopaʻa i loaʻa i ke kalapona e hoʻohui i nā olonā i hoʻopuehu ʻia i loko o kahi mea paʻa a ʻoi aku ke ʻano. ʻO ka hoʻohana ʻana i ka waiho ʻana o ka mahu kemika o ke kalapona ma kahi o kahi mea hoʻopaʻa hiki ke hoʻomaikaʻi i nā waiwai mechanical o ka mea.
ʻO ka maʻamau, ua uhi ʻia ka ʻili waho o ka ʻili hoʻōla wela me kahi uhi graphite hoʻomau a i ʻole ka foil e hōʻemi i ka ʻino a me ke komo ʻana a me ka haumia particulate. Aia kekahi mau ʻano mea hoʻomehana wela kalapona, e like me ka huʻa kalapona. Ma keʻano laulā, makemake nui ʻia nā mea graphitized no ka mea e hōʻemi nui ana ka graphitization i ka ʻili o ka fiber. Ua hoʻemi nui ʻia ka outgassing o kēia mau mea ʻili kiʻekiʻe, a ʻoi aku ka liʻiliʻi o ka manawa e pamu ai i ka umu i kahi vacuum kūpono. ʻO kekahi he mea hui C/C, nona nā ʻano koʻikoʻi e like me ke kaumaha māmā, ke ahonui kiʻekiʻe i ka hōʻino a me ka ikaika kiʻekiʻe. Hoʻohana ʻia i nā kahua wela e pani i nā ʻāpana graphite e hōʻemi nui i ke alapine o ka hoʻololi ʻana i nā ʻāpana graphite, hoʻomaikaʻi i ka maikaʻi monocrystalline a me ke kūpaʻa hana.
Wahi a ka hoʻokaʻawale ʻana o nā mea maka, hiki ke hoʻokaʻawale ʻia ke kalapona i ka kalapona polyacrylonitrile, ka kalapona viscose, a me ka kalapona pitch.
He nui ka lehu o ka ʻili kalapona i hoʻokumu ʻia ma ka polyacrylonitrile. Ma hope o ka mālama ʻana i ka mahana kiʻekiʻe, lilo ka fiber hoʻokahi i mea palupalu. I ka wā o ka hana, maʻalahi ka hana ʻana i ka lepo e hoʻohaumia i ke kaiapuni umu. I ka manawa like, hiki i ka fiber ke komo maʻalahi i loko o nā pores a me ke ala hanu o ke kino kanaka, kahi mea e hōʻino ai i ke olakino kanaka. He hana insulation thermal maikaʻi ko ka ʻili kalapona viscose. He palupalu iki ma hope o ka mālama wela ʻana a ʻaʻole maʻalahi ka hana ʻana i ka lepo. Eia nō naʻe, ʻaʻole like ka ʻāpana kea o ka fiber maka viscose, a he nui nā grooves ma ka ʻili fiber. He maʻalahi ka hana ʻana i nā kinoea e like me C02 ma lalo o ka lewa oxidizing o ka umu silicon CZ, e hoʻoulu ai i ka ua o ka oxygen a me nā mea kalapona i loko o ka mea silicon monocrystalline. ʻO nā mea hana nui e komo pū me Kelemania SGL a me nā ʻoihana ʻē aʻe. I kēia manawa, ʻo ka mea i hoʻohana nui ʻia i ka ʻoihana semiconductor monocrystalline ʻo ia ka pitch-based carbon felt, nona ka hana insulation thermal ʻoi aku ka maikaʻi ʻole ma mua o ka viscose-based carbon felt, akā ʻoi aku ka maʻemaʻe o ka pitch-based carbon felt a me ka hoʻokuʻu lepo haʻahaʻa. ʻO nā mea hana e komo pū me Kureha Chemical a me Osaka Gas o Iapana.
No ka mea, ʻaʻole paʻa ke ʻano o ka ʻili kalapona, he mea paʻakikī ke hana. I kēia manawa, ua hoʻomohala nā ʻoihana he nui i kahi mea hoʻomehana wela hou e pili ana i ka ʻili kalapona i hoʻōla ʻia. ʻO ka ʻili kalapona i hoʻōla ʻia, i kapa ʻia hoʻi he ʻili paʻakikī, he ʻili kalapona me kahi ʻano a me ka waiwai kūʻokoʻa ma hope o ka hoʻopiha ʻia ʻana o ka ʻili palupalu me ka resin, laminated, hoʻōla a me ke kalapona.
Hoʻopilikia pololei ʻia ka maikaʻi o ka ulu ʻana o ka silicon monocrystalline e ke kaiapuni wela, a he kuleana koʻikoʻi nā mea hoʻomehana wela o ke kalapona fiber i kēia kaiapuni. Loaʻa nō i ka palupalu palupalu o ke kalapona fiber kahi pōmaikaʻi nui i ka ʻoihana semiconductor photovoltaic ma muli o kona pono kumukūʻai, ka hopena insulation wela maikaʻi loa, ka hoʻolālā maʻalahi a me ke ʻano hiki ke hoʻopilikino ʻia. Eia kekahi, e loaʻa i ka palupalu palupalu paʻakikī kalapona fiber kahi ākea hoʻomohala nui aʻe i ka mākeke mea kahua wela ma muli o kona ikaika a me ka hana kiʻekiʻe. Ua kūpaʻa mākou i ka noiʻi a me ka hoʻomohala ʻana i ke kahua o nā mea hoʻomehana wela, a hoʻomau i ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka hana huahana e hoʻolaha i ka pōmaikaʻi a me ka hoʻomohala ʻana o ka ʻoihana semiconductor photovoltaic.
Ka manawa hoʻouna: Iune-12-2024