კვარცის ნავი: კრიტიკული გადამზიდავი ფოტოელექტრული და ნახევარგამტარული ინდუსტრიებისთვის

რა არის კვარცის ნავი?

A კვარცის ნავიარის მაღალი სისუფთავის გამდნარი სილიციუმისგან დამზადებული ზუსტი მატარებელი, რომელიც, როგორც წესი, მრავალჭრილიანი დიზაინითაა აღჭურვილი. იგი გამოიყენება სილიციუმის ვაფლების, ნახევარგამტარული სუბსტრატების ან სხვა მასალების შესანახად მაღალტემპერატურულ პროცესებში. ფოტოელექტრული და ნახევარგამტარული წარმოებისას, კვარცის ნავები აუცილებელი ინსტრუმენტებია ისეთი კრიტიკული პროცესებისთვის, როგორიცაა დიფუზია, ქიმიური ორთქლის დეპონირება (CVD) და გახურება, რაც პირდაპირ გავლენას ახდენს წარმოების ეფექტურობასა და პროდუქტის მოსავლიანობაზე.

ძირითადი ფუნქციები:

ფოტოელექტრული სისტემებიგამოიყენება ფოსფორის დიფუზიაში (PN შეერთებების ფორმირებისთვის) და სილიციუმის ვაფლებისთვის პასივაციის ფენების დეპონირებისთვის მაღალტემპერატურულ ღუმელებში.
ნახევარგამტარებიჩიპების დამზადებისას დაჟანგვის, გრავირებისა და თხელი ფენის დეპონირების დროს ატარებს ვაფლებს.

როგორ არის შექმნილი და დამზადებული კვარცის ნავი?

დიზაინიკვარცის ვაფლის ნავიუნდა აკმაყოფილებდეს შემდეგ კრიტერიუმებს:
-ულტრა მაღალი სისუფთავე:

დაბინძურების თავიდან ასაცილებლად, SiO2 ნედლი მასალის სისუფთავე 99.99%-ს უნდა აღემატებოდეს.

-მაღალი ტემპერატურისადმი წინააღმდეგობა:

გაუძლოს 1200℃-ზე მაღალ ტემპერატურაზე ხანგრძლივ ზემოქმედებას სტრუქტურული დეგრადაციის გარეშე.

-დაბალი თერმული გაფართოება:

დეფორმაციის ან ბზარების წარმოქმნის თავიდან ასაცილებლად, თერმული გაფართოების კოეფიციენტი (CTE) მინიმუმამდე უნდა იყოს დაყვანილი (≈5.5 x 10-6/℃).

-ზუსტი სლოტის დიზაინი:

სლოტების დაშორების ტოლერანტობა კონტროლდება ±0.1 მმ-ის ფარგლებში ერთგვაროვანი გათბობის უზრუნველსაყოფად.

როგორ მზადდება კვარცის ნავი?

ნედლეულის გაწმენდა:

ბუნებრივი კვარცის ქვიშა დნება ელექტრორკალურ ღუმელში 2000°C ტემპერატურაზე, რათა მოიხსნას ისეთი მინარევები, როგორიცაა Fe, Al და Na.

ფორმირების ტექნიკა:

CNC დამუშავება: კომპიუტერის მიერ მართვადი ხელსაწყოები ჭრიან ჭრილებს მილიმეტრამდე სიზუსტით.
ყალიბის ჩამოსხმა: რთული გეომეტრიის ფორმებისთვის, გამდნარი სილიციუმი ჩაისხმება გრაფიტის ყალიბებში და იწარმოება სინთეზი.

ზედაპირის სრულყოფილება:

ბრილიანტის ხელსაწყოთი გაპრიალება აღწევს ზედაპირის უხეშობას (Ra) <0.5 μm, რაც მინიმუმამდე ამცირებს ნაწილაკების ადჰეზიას.
მჟავათი რეცხვა (მაგ., HCl) აშორებს ნარჩენ დამაბინძურებლებს.

მკაცრი ტესტირება:

თერმული შოკის ტესტირება: ბზარებისადმი მდგრადობის შესამოწმებლად, სწრაფად ტარდება ციკლი 25℃-დან 1200℃-მდე.
სისუფთავის ანალიზი: ნათების განმუხტვის მას-სპექტრომეტრია (GDMS) აფიქსირებს მინარევების კვალს.

რატომ არის კვარცის ნავები შეუცვლელი ამ ინდუსტრიებში?

ქიმიური ინერტულობამაღალ ტემპერატურაზე მდგრადია მჟავებთან, ტუტეებთან, ქლორთან და პროცესის აირებთან რეაქციების მიმართ.

თერმული სტაბილურობაულტრადაბალი CTE-ს გამო, სწრაფი თერმული ციკლის მხრივ გაცილებით უკეთესია ლითონებთან ან კერამიკასთან შედარებით.

ოპტიკური გამჭვირვალობაფოტოასისტირებული CVD პროცესებისთვის უზრუნველყოფს ულტრაიისფერი-ინფრაწითელი სინათლის გადაცემას.

შედარება:

სილიკონის კარბიდის (SiC) ნავიუფრო მაღალი ღირებულება და რეაქტიულობა ჟანგბადთან (წარმოქმნის CO2-ს).

გრაფიტის ნავინახშირბადის დაბინძურების რისკი, რომელიც გავლენას ახდენს ვაფლის წინაღობაზე.

როგორ ფუნქციონირებენ კვარცის ნავები ფოტოელექტრული წარმოების ხაზებში?

ფოსფორის დიფუზია:
პროცესი: სილიკონის ვაფლები იტვირთება კვარცის ნავებში და ექვემდებარება POCl3 გაზს 850-950℃ ტემპერატურაზე PN შეერთებების წარმოსაქმნელად.
კვარცს აქვს მაღალი კოროზიისადმი მდგრადობა აგრესიული POCl3 გარემოს მიმართ.

PERC უჯრედის პასივაცია:
პროცესი: აკავებს ვაფლებს Al2O3-ის დალექვის დროს უკუ ზედაპირის პასივაციისთვის, რაც ზრდის გარდაქმნის ეფექტურობას.
კრიტიკული პარამეტრი: ჭრილის დიზაინი უზრუნველყოფს ფირის სისქის ერთგვაროვნებას ≤3%.

როგორ უზრუნველყოფენ კვარცის ნავები ვაფლის დამუშავების სიზუსტეს?

ჟანგვის პროცესები:
პროცესი: ვაფლები ვერტიკალურად იტვირთება კვარცის ნავში 1100℃ ტემპერატურაზე მშრალი/სველი დაჟანგვისთვის SiO2 ფენების გასაზრდელად.
დიზაინის მახასიათებელი: ჭრილის კედლები 5-10°-იანი კუთხითაა დახრილი ვაფლის სრიალის თავიდან ასაცილებლად.

გულ-სისხლძარღვთა დაავადებების პროცესები:
პროცესი: უზრუნველყოფს პლაზმის ერთგვაროვან განაწილებას Si3N4-ის ან პოლისილიციუმის დალექვის დროს.
ინოვაცია: გაუმჯობესებული დიზაინი მოიცავს გაზის ნაკადის არხებს ფირის თანმიმდევრულობის გასაუმჯობესებლად.

რა პრაქტიკა ახანგრძლივებს კვარცის ბოას სიცოცხლის ხანგრძლივობას და ამავდროულად ამცირებს მის შეფერხების პერიოდს?

დასუფთავების ციკლები:
ყოველდღიურად: დეიონიზებული წყლით + CO2-ით თოვლის ჭავლით გაწმენდა აშორებს ფხვიერ ნაწილაკებს.

ყოველკვირეულად: 5%-იან ლიმონმჟავაში 80℃ ტემპერატურაზე ჩაძირვა ხსნის ლითონის ოქსიდებს.

ინსპექტირების საკონტროლო სია:
დემიტრიფიკაცია: კვარცზე თეთრი ლაქები კრისტალიზაციაზე მიუთითებს; შეცვალეთ, თუ დაფარვა 5%-ს აღემატება.
მიკრობზარები: გამოიყენეთ საღებავის შეღწევადობის ტესტირება ზედაპირქვეშა დეფექტების აღმოსაჩენად.

რა მიღწევები შეცვლის კვარცის ნავების ტექნოლოგიას?

ინტერნეტის ქსელით აღჭურვილი ნავები:
ჩაშენებული ბოჭკოვანი ბრაგის ბადისებრი (FBG) სენსორები რეალურ დროში აკონტროლებენ ტემპერატურის გრადიენტებს (±1°C სიზუსტით).

მოწინავე საფარი:
იტრიუმ-სტაბილიზებული ცირკონიუმის (YSZ) საფარი ეპიტაქსიურ რეაქტორებში 70%-ით ამცირებს სილიციუმის კარბიდის დაგროვებას.

დანამატური წარმოება:
3D პრინტერით დაბეჭდილი კვარცის ნავები ბადისებრი სტრუქტურით წონას 40%-ით ამცირებენ და ამავდროულად სიმტკიცეს ინარჩუნებენ.

დასკვნა

ტერავატიანი მზის ფერმების შექმნის შესაძლებლობიდან დაწყებული, ხელოვნური ინტელექტის რევოლუციის ენერგიით უზრუნველყოფით დამთავრებული მოწინავე ნახევარგამტარების მეშვეობით,კვარცის ნავითანამედროვე ტექნოლოგიების მოკრძალებული „სამუშაო ცხენია“. რადგან ინდუსტრიები მინიატურიზაციისა და ეფექტურობის საზღვრებს აფართოებენ, კვარცის ნავების დიზაინსა და მატერიალურ მეცნიერებაში ინოვაციები კვლავ გადამწყვეტი მნიშვნელობის იქნება, რაც ადასტურებს, რომ ხელოვნური ინტელექტისა და კვანტური გამოთვლების ეპოქაშიც კი, ზოგიერთი „ძველი სკოლის“ მასალა კვლავ მომავლის გასაღებს ფლობს.