សេចក្តីផ្តើម៖ ចង្ក្រានក្រាហ្វីត — សមាសធាតុសំខាន់ៗសម្រាប់ការផលិតនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ខ្លាំង
នៅក្នុងវិស័យផលិតកម្មទំនើបកម្រិតខ្ពស់ ដំណើរការសំខាន់ៗជាច្រើនពឹងផ្អែកលើបរិស្ថានដែលត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយកំដៅខ្លាំង។ ចាប់ពីការរលាយលោហៈបែបប្រពៃណីរហូតដល់ការផលិតសម្ភារៈអេឡិចត្រូនិចជំនាន់ទីបី សម្ភារៈដែលប្រើក្នុងឧបករណ៍សីតុណ្ហភាពខ្ពស់មិនត្រឹមតែត្រូវទប់ទល់នឹងបរិយាកាសកម្ដៅដែលឡើងដល់រាប់ពាន់អង្សាសេប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងរក្សាលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្តដែលមានស្ថេរភាព សមត្ថភាពផ្ទេរកំដៅដ៏ល្អឥតខ្ចោះ និងហានិភ័យនៃការបំពុលតិចតួចបំផុត។
ចង្ក្រានក្រាហ្វីតបានលេចចេញជាថ្នាក់សំខាន់នៃសមាសធាតុសីតុណ្ហភាពខ្ពស់យ៉ាងជាក់លាក់ដើម្បីបំពេញតម្រូវការឧស្សាហកម្មទាំងនេះ។
តាមប្រពៃណី ចង្ក្រានក្រាហ្វីតត្រូវបានប្រើជាចម្បងដើម្បីកាន់ និងផ្ទេរសម្ភារៈរលាយក្នុងអំឡុងពេលរលាយលោហធាតុដូចជាមាស ប្រាក់ ទង់ដែង និងអាលុយមីញ៉ូម។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ជាមួយនឹងការអភិវឌ្ឍយ៉ាងឆាប់រហ័សនៃវិស័យផលិតកម្មជឿនលឿន — រួមទាំងឧស្សាហកម្មស៊ីមីកុងដុកទ័រ គ្រឿងអេឡិចត្រូនិចថាមពលខ្ពស់ និងសម្ភារៈថាមពលថ្មី — ការប្រើប្រាស់ចង្ក្រានក្រាហ្វីតបានពង្រីកហួសពីលោហធាតុប្រពៃណី។
សព្វថ្ងៃនេះ ចង្ក្រានក្រាហ្វីតដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់បានក្លាយជាសមាសធាតុសំខាន់ៗនៅក្នុង៖
- ការលូតលាស់គ្រីស្តាល់តែមួយ SiC;
- ការផលិតគ្រីស្តាល់អេឡិចត្រូនិច;
- ការរៀបចំសម្ភារៈស៊ីលីកុន photovoltaic;
- ការព្យាបាលកំដៅដោយម៉ាស៊ីនបូមធូលីសីតុណ្ហភាពខ្ពស់;
- ប្រព័ន្ធវាលកម្ដៅសម្រាប់ឧបករណ៍ CVD និង epitaxy។
នៅក្នុងការផលិតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក ចង្ក្រានក្រាហ្វីតមានច្រើនជាងធុងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ទៅទៀត។ វាគឺជាសម្ភារៈសំខាន់មួយនៅក្នុងប្រព័ន្ធវាលកម្ដៅ ដែលមានលក្ខណៈដំណើរការដែលជះឥទ្ធិពលដោយផ្ទាល់ទៅលើគុណភាពគ្រីស្តាល់ ឯកសណ្ឋានសីតុណ្ហភាព និងស្ថេរភាពដំណើរការ។
តើចង្ក្រានក្រាហ្វីតជាអ្វី?
A ចង្ក្រានក្រាហ្វីតគឺជាសមាសធាតុទប់សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដែលផលិតចេញពីក្រាហ្វីតដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់។ វាត្រូវបានប្រើជាចម្បងដើម្បីកាន់ កំដៅ ឬដំណើរការសម្ភារៈផ្សេងៗក្នុងបរិយាកាសសីតុណ្ហភាពខ្លាំង។
អរគុណចំពោះលក្ខណៈសម្បត្តិកម្ដៅ អគ្គិសនី និងគីមីតែមួយគត់របស់ក្រាហ្វីត ចង្ក្រានទាំងនេះអាចដំណើរការបានយ៉ាងមានស្ថេរភាពនៅក្នុងបរិស្ថានដែលវត្ថុធាតុលោហៈបែបប្រពៃណីអាចនឹងខូច។
បច្ចុប្បន្ននេះ ចង្ក្រានក្រាហ្វីតត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុង៖
- ការរលាយលោហៈដ៏មានតម្លៃ;
- ការចាក់លោហៈដែលមិនមែនជាដែក;
- ដំណើរការយ៉ាន់ស្ព័រ;
- ការពិសោធន៍មន្ទីរពិសោធន៍សីតុណ្ហភាពខ្ពស់;
- ការលូតលាស់គ្រីស្តាល់អេឡិចត្រូនិច;
- ការផលិតសម្ភារៈថាមពលថ្មី។
នៅក្នុងវិស័យផលិតកម្មកម្រិតខ្ពស់ តម្លៃចម្បងនៃចង្ក្រានក្រាហ្វីតស្ថិតនៅក្នុងសមត្ថភាពរបស់វាក្នុងការផ្តល់នូវបរិយាកាសសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដែលមានស្ថេរភាព ស្អាត និងឯកសណ្ឋានខ្ពស់។ ឧទាហរណ៍ ក្នុងអំឡុងពេលលូតលាស់គ្រីស្តាល់ស៊ីលីកុនកាបៃ (SiC) ចង្ក្រានក្រាហ្វីតត្រូវតែដំណើរការរយៈពេលយូរនៅក្នុងបរិយាកាសសីតុណ្ហភាពខ្ពស់លើសពី 2,000°C ខណៈពេលដែលធានាថា៖
- ការផ្ទេរកំដៅឯកសណ្ឋាន;
- ការលូតលាស់គ្រីស្តាល់មានស្ថេរភាព;
- ការបំពុលតិចតួចបំផុតនៃភាពមិនបរិសុទ្ធ។
ជាលទ្ធផល ក្រាហ្វីតដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់បានក្លាយជាសម្ភារៈស្នូលដែលមិនអាចខ្វះបាន។
| Pលក្ខណៈសម្បត្តិកាយវិភាគសាស្ត្រនៃក្រាហ្វីតអ៊ីសូស្តាទិច | ||
| អចលនទ្រព្យ | ឯកតា | តម្លៃធម្មតា |
| ដង់ស៊ីតេភាគច្រើន | ក្រាម/សង់ទីម៉ែត្រគូប | ១.៨៣ |
| ភាពរឹង | សុខភាពផ្លូវចិត្ត | 58 |
| ភាពធន់អគ្គិសនី | μΩ.m | 10 |
| កម្លាំងបត់បែន | MPa | 47 |
| កម្លាំងបង្ហាប់ | MPa | ១០៣ |
| កម្លាំងទាញ | MPa | 31 |
| ម៉ូឌុលរបស់ Young | មធ្យមភាគនៃការសិក្សាថ្នាក់បរិញ្ញាបត្រជាន់ខ្ពស់ (GPa) | ១១.៨ |
| ការពង្រីកកម្ដៅ (CTE) | 10-6K-1 | ៤.៦ |
| ចរន្តកំដៅ | វ.ម.-1·ខេ-1 | ១៣០ |
| ទំហំគ្រាប់ធញ្ញជាតិជាមធ្យម | μm | ៨-១០ |
| ភាពរលុង | % | 10 |
| មាតិកាផេះ | ប៉េប៉េអឹម | ≤5 (បន្ទាប់ពីបន្សុទ្ធ) |
ហេតុអ្វីបានជាក្រាហ្វីតល្អសម្រាប់កម្មវិធីសីតុណ្ហភាពខ្ពស់?
ឋានៈរបស់ក្រាហ្វីតជាវត្ថុធាតុដើមសំខាន់មួយនៅក្នុងឧស្សាហកម្មសីតុណ្ហភាពខ្ពស់បានមកពីរចនាសម្ព័ន្ធសម្ភារៈតែមួយគត់របស់វា។
ក្រាហ្វីតផ្សំឡើងពីអាតូមកាបូនដែលរៀបចំជារចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់ជាស្រទាប់ៗ មានលក្ខណៈសម្បត្តិកម្ដៅពិសេស និងស្ថេរភាពគីមី។
ទីមួយ ក្រាហ្វីតបង្ហាញពីភាពធន់នឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដ៏ល្អឥតខ្ចោះ។ នៅក្នុងបរិយាកាសសុញ្ញកាស ឬបរិយាកាសអសកម្ម ក្រាហ្វីតដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់អាចទប់ទល់នឹងសីតុណ្ហភាពខ្លាំងក្នុងរយៈពេលយូរ ខណៈពេលដែលរក្សាបាននូវភាពសុចរិតនៃរចនាសម្ព័ន្ធ។ នេះធ្វើឱ្យវាស័ក្តិសមខ្លាំងសម្រាប់ដំណើរការសីតុណ្ហភាពខ្ពស់បំផុត ដូចជាការលូតលាស់គ្រីស្តាល់ស៊ីមីកុងដុកទ័រ។
ទីពីរ ក្រាហ្វីតផ្តល់នូវចរន្តកំដៅដ៏ល្អឥតខ្ចោះ។ ការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពគឺជាកត្តាសំខាន់មួយដែលប៉ះពាល់ដល់គុណភាពផលិតផលក្នុងអំឡុងពេលផលិតគ្រីស្តាល់។ ការប្រែប្រួលសីតុណ្ហភាពក្នុងតំបន់ណាមួយអាចនាំឱ្យមាន៖
- ពិការភាពគ្រីស្តាល់កើនឡើង;
- ការបង្កើតភាពតានតឹង;
- លក្ខណៈសម្បត្តិសម្ភារៈដែលខូច។
ចរន្តកំដៅដ៏ល្អឥតខ្ចោះរបស់ក្រាហ្វីតជួយឱ្យឧបករណ៍សម្រេចបាននូវការចែកចាយដែនកម្ដៅឯកសណ្ឋានជាងមុន ដោយហេតុនេះបង្កើនភាពស៊ីសង្វាក់គ្នានៃដំណើរការ។
លើសពីនេះ ក្រាហ្វីតមានមេគុណពង្រីកកម្ដៅទាប និងធន់នឹងការឆក់កម្ដៅដ៏ល្អឥតខ្ចោះ។ ការផលិតនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជារឿយៗពាក់ព័ន្ធនឹងវដ្តកំដៅ និងត្រជាក់យ៉ាងឆាប់រហ័ស។ ក្រាហ្វីតកាត់បន្ថយការខូចខាតរចនាសម្ព័ន្ធដែលបណ្តាលមកពីភាពតានតឹងកម្ដៅយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព ដោយពន្យារអាយុកាលសេវាកម្មរបស់សមាសធាតុ។
ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ក្រាហ្វីតដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់បង្ហាញពីស្ថេរភាពគីមីដ៏ល្អឥតខ្ចោះ។ នៅក្នុងបរិយាកាសផលិតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក ការបំពុលសម្ភារៈគឺជាកត្តាចម្បងដែលប៉ះពាល់ដល់ទិន្នផលផលិតផល។ តាមរយៈការកាត់បន្ថយមាតិកាមិនបរិសុទ្ធ និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពរចនាសម្ព័ន្ធសម្ភារៈ ក្រាហ្វីតដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់កាត់បន្ថយការបំពុលដំណើរការ និងបង្កើនភាពបរិសុទ្ធនៃគ្រីស្តាល់។
ដំណើរការផលិតចង្ក្រានក្រាហ្វីតដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់
ចង្ក្រានក្រាហ្វីតដែលដំណើរការខ្ពស់មិនត្រឹមតែជាលទ្ធផលនៃដំណើរការសាមញ្ញប៉ុណ្ណោះទេ; ពួកវាត្រូវបានផលិតឡើងតាមរយៈការរៀបចំសម្ភារៈយ៉ាងម៉ត់ចត់ ការព្យាបាលដោយសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងការផលិតដោយម៉ាស៊ីនដែលមានភាពជាក់លាក់ខ្ពស់។
ដំណើរការផលិតជាធម្មតាចាប់ផ្តើមជាមួយនឹងការជ្រើសរើសវត្ថុធាតុដើមក្រាហ្វីតដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់។
វត្ថុធាតុដើមទាំងនេះជាទូទៅរួមមានកូកាកូឡាប្រេងកាត កូកាកូឡាជ័រ និងវត្ថុធាតុដើមកាបូនដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ផ្សេងទៀត។ សម្រាប់ការប្រើប្រាស់ឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក ការត្រួតពិនិត្យយ៉ាងតឹងរ៉ឹងគឺត្រូវបានទាមទារលើ៖
- ភាពបរិសុទ្ធនៃកាបូន;
- មាតិកាមិនបរិសុទ្ធនៃលោហៈ;
- ទំហំគ្រាប់ធញ្ញជាតិ;
- ដង់ស៊ីតេសម្ភារៈ។
បន្ទាប់ពីវត្ថុធាតុដើមត្រូវបានកំទេច កិន និងច្រោះរួច ពួកវាត្រូវបានលាយជាមួយសារធាតុចង ហើយបន្ទាប់មកបង្កើតជារចនាសម្ព័ន្ធដែលអាចបង្កើតបានដំបូង។
សម្រាប់កម្មវិធីស៊ីមីកុងដុកទ័រកម្រិតខ្ពស់ បច្ចេកវិទ្យាចុចអ៊ីសូស្តាទិចត្រូវបានអនុម័តយ៉ាងទូលំទូលាយ ពីព្រោះវាផ្តល់នូវដង់ស៊ីតេសម្ភារៈឯកសណ្ឋាន និងលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិចដែលមានស្ថេរភាព។
ឡដុតដែលបានបង្កើតឡើងត្រូវឆ្លងកាត់ដំណើរការដុតនំដើម្បីបង្កើនកម្លាំងសម្ភារៈ និងធ្វើឱ្យរចនាសម្ព័ន្ធខាងក្នុងរបស់វាមានស្ថេរភាព។
បន្ទាប់មក ដំណើរការក្រាហ្វីតនីយកម្មបំលែងរចនាសម្ព័ន្ធកាបូនដែលមិនមានសណ្តាប់ធ្នាប់ទៅជារចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់ក្រាហ្វីតដែលមានសណ្តាប់ធ្នាប់ខ្ពស់ក្រោមសីតុណ្ហភាពខ្ពស់បំផុត។
ដំណើរការនេះកំណត់ផលិតផលចុងក្រោយ៖
- ចរន្តកំដៅ;
- ភាពធន់នៃចរន្តអគ្គិសនី;
- កម្លាំងមេកានិច;
- ស្ថេរភាពសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។
ជាចុងក្រោយ អាស្រ័យលើតម្រូវការកម្មវិធីជាក់លាក់ ចង្ក្រានក្រាហ្វីតឆ្លងកាត់៖
- ម៉ាស៊ីន CNC ភាពជាក់លាក់;
- ការព្យាបាលលើផ្ទៃ;
- ការត្រួតពិនិត្យវិមាត្រ;
- ការព្យាបាលសម្អាត/បន្សុទ្ធ។
ជំហានទាំងនេះធានាថា Crucible បំពេញតាមតម្រូវការភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ និងភាពជឿជាក់ខ្ពស់នៃឧបករណ៍ពាក់កណ្តាលចម្លង។
ការអនុវត្តនៃចង្ក្រានក្រាហ្វីតក្នុងការផលិតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក
ជាមួយនឹងការអភិវឌ្ឍបច្ចេកវិទ្យាស៊ីមីកុងដុកទ័រជំនាន់ទីបី សារៈសំខាន់នៃចង្ក្រានក្រាហ្វីតក្នុងការផលិតកម្រិតខ្ពស់នៅតែបន្តកើនឡើង។
1. Sការលូតលាស់គ្រីស្តាល់អ៊ីលីកុនកាបូអ៊ីដ (SiC)
ក្នុងនាមជាសម្ភារៈ semiconductor ជំនាន់ទីបី SiC ផ្តល់នូវគុណសម្បត្តិដូចជា៖
- វាលអគ្គិសនីបំបែកខ្ពស់;
- ចរន្តកំដៅខ្ពស់;
- ចល័តភាពអេឡិចត្រុងខ្ពស់;
...ហើយត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងយានយន្តថាមពលថ្មី គ្រឿងអេឡិចត្រូនិចថាមពល និងប្រព័ន្ធថាមពលកកើតឡើងវិញ។
បច្ចុប្បន្ននេះ ការផលិតគ្រីស្តាល់ SiC ឧស្សាហកម្មប្រើប្រាស់ជាចម្បងនូវវិធីសាស្ត្រ Physical Vapor Transport (PVT)។
2. ដំណើរការ PVT
ម្សៅ SiC រលាយក្នុងបរិយាកាសសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។
សមាសធាតុឧស្ម័នស៊ីលីកុន និងកាបូនធ្វើចំណាកស្រុក;
គ្រីស្តាល់ SiC នៅទីបំផុតបង្កើតនៅលើផ្ទៃនៃគ្រីស្តាល់គ្រាប់ពូជ។
ដំណើរការទាំងមូលតម្រូវឱ្យមានការគ្រប់គ្រងយ៉ាងច្បាស់លាស់លើ៖
- ការប្រែប្រួលសីតុណ្ហភាព;
- ការចែកចាយវាលកម្ដៅ;
- លក្ខខណ្ឌបរិយាកាស។
នៅក្នុងដំណើរការនេះ ចង្ក្រានក្រាហ្វីតដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ រួមមាន៖
- កាន់វត្ថុធាតុដើម SiC;
- សម្រួលដល់ការផ្ទេរកំដៅ;
- ការធ្វើឱ្យវាលកម្ដៅមានស្ថេរភាព។
3. ដំណើរការផ្សេងទៀត
ក្រៅពីការលូតលាស់គ្រីស្តាល់ SiC ចង្ក្រានក្រាហ្វីត និងសមាសធាតុក្រាហ្វីតពាក់ព័ន្ធក៏ត្រូវបានប្រើប្រាស់ក្នុង៖
- ការផលិតស៊ីលីកុនម៉ូណូគ្រីស្តាលីន;
- ការលូតលាស់គ្រីស្តាល់ photovoltaic;
- ឧបករណ៍អេពីតាក់ស៊ីស៊ីមីកុងដុកទ័រ;
- ដំណើរការ CVD សីតុណ្ហភាពខ្ពស់។
នៅក្នុងកម្មវិធីទាំងនេះ សម្ភារៈក្រាហ្វីតជួយឧបករណ៍រក្សាបរិយាកាសសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ឱ្យមានស្ថេរភាពជាងមុន ដោយហេតុនេះធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវគុណភាពផលិតផល និងប្រសិទ្ធភាពផលិតកម្ម។
សេចក្តីសន្និដ្ឋាន៖ ចង្ក្រានក្រាហ្វីតអាចឱ្យការផលិតសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជំនាន់ក្រោយ
ចាប់ពីការរលាយលោហៈបែបប្រពៃណី រហូតដល់ការផលិតគ្រីស្តាល់ស៊ីមីកុងដុកទ័រកម្រិតខ្ពស់ ការវិវត្តន៍នៃចង្ក្រានក្រាហ្វីតឆ្លុះបញ្ចាំងពីតម្រូវការកើនឡើងឥតឈប់ឈររបស់វិស័យឧស្សាហកម្មសម្រាប់វត្ថុធាតុដើមដែលមានដំណើរការខ្ពស់។
សម្រាប់ឧស្សាហកម្មស៊ីមីកុងដុកទ័រចង្ក្រានក្រាហ្វីតមិនមែនគ្រាន់តែជាសមាសធាតុធន់នឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់នោះទេ។ ពួកវាគឺ៖
សម្ភារៈវិស្វកម្មសំខាន់ៗដែលធានាបាននូវស្ថេរភាពតំបន់កម្ដៅ បង្កើនគុណភាពគ្រីស្តាល់ និងជំរុញការរីកចម្រើននៃបច្ចេកវិទ្យាផលិតកម្ម។
ដោយទាញយកអត្ថប្រយោជន៍ពីជំនាញយ៉ាងទូលំទូលាយក្នុងលក្ខណៈសម្បត្តិសម្ភារៈក្រាហ្វីត ដំណើរការសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងការផលិតដែលមានភាពជាក់លាក់ ក្រុមហ៊ុន VET Energy នៅតែប្តេជ្ញាផ្តល់នូវដំណោះស្រាយសម្ភារៈក្រាហ្វីតដែលអាចទុកចិត្តបាន និងមានដំណើរការខ្ពស់ដល់អតិថិជននៅទូទាំងវិស័យផលិតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក ថាមពលថ្មី និងកម្រិតខ្ពស់ទូទាំងពិភពលោក។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ១០ ខែសីហា ឆ្នាំ ២០២៦