Proseya mezinbûna silîkona monokrîstalîn bi tevahî di qada germî de tê kirin. Qadeke germî ya baş ji bo baştirkirina kalîteya krîstalan guncan e û karîgeriya krîstalîzasyonê ya bilindtir heye. Sêwirana qada germî bi giranî guhertinên di gradyantên germahiyê de di qada germî ya dînamîk û herikîna gazê di odeya firnê de diyar dike. Cûdahiya di nav materyalên ku di qada germî de têne bikar anîn rasterast temenê karûbarê qada germî diyar dike. Qadeke germî ya ne maqûl ne tenê mezinbûna krîstalên ku şertên kalîteyê bicîh tînin dijwar e, lê di heman demê de di bin hin hewcedariyên pêvajoyê de nikare monokrîstalînek tevahî mezin bike. Ji ber vê yekê ye ku pîşesaziya silîkona monokrîstalîn a kişandina rasterast sêwirana qada germî wekî teknolojiya herî bingehîn dibîne û çavkaniyên mezin ên mirovî û materyalê di lêkolîn û pêşkeftina qada germî de veberhênan dike.
Sîstema germî ji cûrbecûr materyalên zeviya germî pêk tê. Em tenê bi kurtasî materyalên ku di zeviya germî de têne bikar anîn didin nasîn. Di derbarê belavbûna germahiyê di zeviya germî de û bandora wê li ser kişandina krîstalê de, em ê li vir analîz nekin. Materyalê zeviya germî behsa avahiya û beşa îzolekirina germî ya di odeya firna valahiyê ya mezinbûna krîstalê de dike, ku ji bo afirandina belavbûnek germahiyê ya guncaw li dora helandina nîvconductor û krîstalê girîng e.
1. Materyalê avahiya zeviya germî
Materyalê bingehîn ê piştgir ji bo rêbaza kişandina rasterast ji bo mezinbûna silîkona monokrîstalî grafîta paqijiya bilind e. Materyalên grafîtê di pîşesaziya nûjen de roleke pir girîng dilîzin. Ew dikarin wekî pêkhateyên avahiya zeviya germê yên wekîgermker, lûleyên rêber, xaçerê, lûleyên îzolekirinê, tepsiyên xaçerêyê, û hwd. di amadekirina silîkona monokrîstalîn de bi rêbaza Czochralski.
Materyalên grafîtji ber ku ew bi hêsanî di mîqdarên mezin de têne amadekirin, dikarin werin pêvajokirin û li hember germahiyên bilind berxwedêr in têne hilbijartin. Karbona bi şiklê elmas an grafîtê xala helandinê ji her hêman an pêkhateyek bilindtir heye. Materyalên grafîtê pir xurt in, nemaze di germahiyên bilind de, û guhêrbariya wan a elektrîkî û germî jî pir baş e. Gohêrbariya wê ya elektrîkî wê wekîgermakirmateryal. Ew xwedan katsayiyek germî ya têrker e, ku dihêle germahiya ku ji hêla germkerê ve tê hilberandin bi rengek wekhev li ser xaçerê û beşên din ên qada germê were belav kirin. Lêbelê, di germahiyên bilind de, nemaze li ser dûrên dirêj, moda sereke ya veguhastina germê tîrêj e.
Parçeyên grafîtê di destpêkê de ji perçeyên karbonî yên nazik ên ku bi pêvekekê re têne tevlihev kirin û bi derxistinê an jî pêlkirina îzostatîk têne çêkirin, têne çêkirin. Parçeyên grafîtê yên bi kalîte bilind bi gelemperî bi awayekî îzostatîk têne pêlkirin. Tevahiya perçe pêşî tê karbonîzekirin û dûv re di germahiyên pir bilind de, nêzîkî 3000°C, tê grafîtkirin. Parçeyên ku ji van perçeyên tevahî têne hilberandin bi gelemperî di atmosferek klor-tê de di germahiyên bilind de têne paqijkirin da ku qirêjiya metal were rakirin da ku hewcedariyên pîşesaziya nîvconductor bicîh bînin. Lêbelê, tewra piştî paqijkirina rast jî, asta qirêjiya metal çend rêzên mezinahî ji ya ku ji bo materyalên monokrîstalî yên silîkonê tê destûr kirin bilindtir e. Ji ber vê yekê, divê di sêwirana qada germî de baldar be da ku pêşî li qirêjiya van pêkhateyan bigire ku nekeve rûyê helandî an krîstalê.
Materyalên grafîtê hinekî derbas dibin, ev yek dihêle ku metala mayî ya di hundir de bi hêsanî bigihîje rûyê erdê. Wekî din, silîkon monoksîda ku di gaza paqijkirinê ya li dora rûyê grafîtê de heye dikare bikeve nav piraniya materyalan û reaksiyonê nîşan bide.
Germkerên firna silîkonê yên monokrîstalîn ên destpêkê ji metalên refrakter ên wekî tungsten û molîbdenê dihatin çêkirin. Bi zêdebûna gihîştina teknolojiya hilberandina grafîtê re, taybetmendiyên elektrîkî yên girêdana di navbera pêkhateyên grafîtê de sabît bûne, û germkerên firna silîkonê yên monokrîstalîn bi tevahî şûna germkerên tungsten, molîbden û materyalên din girtine. Niha, materyalê grafîtê yê herî zêde tê bikar anîn grafîta îzostatîk e. Teknolojiya amadekirina grafîta îzostatîk a welatê min nisbeten paşdemayî ye, û piraniya materyalên grafîtê yên ku di pîşesaziya fotovoltaîk a navxweyî de têne bikar anîn ji derveyî welêt têne hawirdekirin. Hilberînerên grafîta îzostatîk ên biyanî bi giranî SGL ya Almanya, Tokai Carbon ya Japonya, Toyo Tanso ya Japonya, û hwd. Di firneyên silîkonê yên monokrîstalîn ên Czochralski de, carinan materyalên kompozît ên C/C têne bikar anîn, û ew dest pê kirine ku ji bo çêkirina bolt, gwîzan, xaçerêyan, plakayên barkirinê û pêkhateyên din werin bikar anîn. Kompozîtên Karbon/Karbon (C/C) kompozîtên bi bingeha karbonê yên bi fîbera karbonê hatine xurtkirin in ku xwedî rêze taybetmendiyên hêja ne wek hêza taybet a bilind, modula taybet a bilind, katsayiya berfirehbûna germî ya nizm, guhêrbarîya elektrîkê ya baş, berxwedana şikestinê ya bilind, giraniya taybet a nizm, berxwedana şoka germî, berxwedana korozyonê û berxwedana germahiya bilind. Niha, ew bi berfirehî di warên hewavaniyê, pêşbirkê, biyomateryalan û warên din de wekî materyalên avahiyê yên nû yên berxwedêr ên germahiya bilind têne bikar anîn. Niha, astengiyên sereke yên ku kompozîtên C/C yên navxweyî pê re rû bi rû dimînin hîn jî pirsgirêkên lêçûn û pîşesaziyê ne.
Gelek materyalên din jî hene ku ji bo çêkirina zeviyên germî têne bikar anîn. Grafîta ku bi fîbera karbonê hatiye xurtkirin xwedî taybetmendiyên mekanîkî yên çêtir e; lê bihatir e û pêdiviyên din ên sêwirandinê hene.Karbîda silîkonê (SiC)ji gelek aliyan ve materyalek ji grafîtê çêtir e, lê amadekirina parçeyên bi qebareya mezin pir bihatir û dijwartir e. Lêbelê, SiC pir caran wekî ... tê bikar anîn.Pêçandina CVDji bo dirêjkirina temenê parçeyên grafîtê yên ku rastî gaza monoksîda silîkonê ya korozîf tên, û her weha dikare qirêjiya ji grafîtê kêm bike. Pêçandina silîkon karbîdê ya CVD ya zirav bi bandor rê li ber gemarîyên di hundurê materyalê grafîtê ya mîkropor de digire ku bigihîjin rûyê erdê.
Yekî din jî karbona CVD ye, ku dikare li ser beşa grafîtê qatek zirav çêbike. Materyalên din ên berxwedêr ên germahiya bilind, wekî materyalên molîbden an seramîk ku dikarin bi jîngehê re hevdem bijîn, dikarin li cihê ku xetera qirêjbûna helandinê tune be werin bikar anîn. Lêbelê, seramîkên oksîdê bi gelemperî di sepandina wan de ji bo materyalên grafîtê di germahiyên bilind de sînordar in, û heke îzolekirin hewce be vebijarkên din hindik in. Yek ji wan nîtrîda borê şeşalî ye (carinan ji ber taybetmendiyên wekhev jê re grafîta spî tê gotin), lê taybetmendiyên mekanîkî xirab in. Molîbdenum bi gelemperî ji bo rewşên germahiya bilind bi awayekî maqûl tê bikar anîn ji ber lêçûna wê ya nerm, rêjeya belavbûna nizm di krîstalên silîkonê de, û katsayiya veqetandinê ya pir nizm a bi qasî 5×108, ku dihêle mîqdarek diyarkirî ya qirêjbûna molîbdenê berî hilweşandina avahiya krîstalê.
2. Materyalên îzolasyona germî
Materyalê îzolekirinê yê herî zêde tê bikaranîn, felta karbonê ye ku bi awayên cûrbecûr tê bikaranîn. Fela karbonê ji fîberên zirav tê çêkirin, ku wekî îzolekirinê tevdigerin ji ber ku ew tîrêjên germî gelek caran li ser mesafeyek kurt asteng dikin. Fela karbonê ya nerm di nav pelên materyalê yên nisbeten zirav de tê hunandin, ku dûv re di şiklê xwestî de têne birîn û bi rengek maqûl bi hişkî têne tewandin. Felên saxkirî ji materyalên fîberê yên wekhev pêk tên, û girêdanek ku karbon tê de heye tê bikar anîn da ku fîberên belavbûyî bi tiştekî hişktir û bi şekiltir ve girêbide. Bikaranîna depoya buhara kîmyewî ya karbonê li şûna girêdanek dikare taybetmendiyên mekanîkî yên materyalê baştir bike.
Bi gelemperî, rûyê derve yê hestiya îzolasyona germî bi pêçek grafît a domdar an jî folî tê pêçandin da ku erozyon û xişandin û her weha qirêjiya perçeyan kêm bike. Cureyên din ên materyalên îzolasyona germî yên li ser bingeha karbonê jî hene, wek kefka karbonê. Bi gelemperî, materyalên grafîtkirî bê guman têne tercîh kirin ji ber ku grafîtkirin rûbera fîberê pir kêm dike. Derxistina gazê ya van materyalên rûbera bilind pir kêm dibe, û pompkirina firnê bo valahiyek guncaw kêmtir dem digire. Ya din jî materyalê kompozît C/C ye, ku xwedan taybetmendiyên berbiçav ên wekî sivikbûn, toleransa zirarê ya bilind û hêza bilind e. Dema ku di zeviyên germî de ji bo guheztina parçeyên grafîtê tê bikar anîn, pirbûna guheztina parçeyên grafîtê bi girîngî kêm dike, kalîteya monokrîstalîn û aramiya hilberînê baştir dike.
Li gorî dabeşkirina madeya xav, hestiya karbonê dikare wekî hestiya karbonê ya li ser bingeha polîakrîlonîtrîl, hestiya karbonê ya li ser bingeha vîskoz, û hestiya karbonê ya li ser bingeha kêrê were dabeş kirin.
Hestê karbonê yê li ser bingeha polîakrîlonîtrîlê xwedî rêjeyek mezin a xwelîyê ye. Piştî dermankirina di germahiya bilind de, fîbera yekane şikestî dibe. Di dema xebitandinê de, hêsan e ku toz çêbibe da ku jîngeha firnê qirêj bike. Di heman demê de, fîber dikare bi hêsanî bikeve qul û rêyên nefesê yên laşê mirov, ku ji bo tenduristiya mirovan zirardar e. Hestê karbonê yê li ser bingeha vîskozê xwedî performansa îzolekirina germî ya baş e. Piştî dermankirina germî ew nisbeten nerm e û çêkirina tozê ne hêsan e. Lêbelê, xaçerêya fîbera xav a li ser bingeha vîskozê ne rêkûpêk e, û li ser rûyê fîberê gelek xendek hene. Di bin atmosfera oksîdasyonê ya firna silîkonê ya CZ de hêsan e ku gazên wekî C02 çêbibin, ku dibe sedema barîna oksîjen û elementên karbonê di materyalê silîkona monokrîstalîn de. Hilberînerên sereke SGL-ya Alman û pargîdaniyên din in. Niha, ya ku herî zêde di pîşesaziya monokrîstalîn a nîvconductor de tê bikar anîn hestê karbonê yê li ser bingeha pîvazê ye, ku performansa îzolekirina germî ji hestê karbonê yê li ser bingeha vîskozê xirabtir e, lê hestê karbonê yê li ser bingeha pîvazê xwedî paqijiyek bilindtir û emîsyona tozê ya kêmtir e. Hilberîner Kureha Chemical û Osaka Gas ên Japonî ne.
Ji ber ku şiklê felta karbonê sabît nîne, xebitandina wê ne guncaw e. Niha gelek şîrketan materyalek nû ya îzolasyona germî li ser bingeha felta karbonê ya saxlemkirî pêşxistine. Fela karbonê ya saxlemkirî, ku jê re felta hişk jî tê gotin, feltek karbonê ye ku piştî ku felta nerm bi rezînê tê impregn kirin, lamin kirin, saxlem kirin û karbonîze kirin, xwedan şiklek diyarkirî û taybetmendiyek xwe-domdar e.
Kalîteya mezinbûna silîkona monokrîstalîn rasterast ji hêla jîngeha germî ve bandor dibe, û materyalên îzolasyona germî ya fîbera karbonê di vê jîngehê de roleke sereke dilîzin. Felîta nerm a îzolasyona germî ya fîbera karbonê ji ber avantaja lêçûnê, bandora îzolasyona germî ya hêja, sêwirana nerm û şeklê xwerûkirî hîn jî di pîşesaziya nîvconductorên fotovoltaîk de xwedî avantajeke girîng e. Wekî din, felîta îzolasyona germî ya hişk a fîbera karbonê dê ji ber hêza xwe ya diyarkirî û xebitandina xwe ya bilindtir di bazara materyalên qada germî de xwedî cîhek pêşveçûnê ya mezintir be. Em pabend in bi lêkolîn û pêşveçûnê di warê materyalên îzolasyona germî de, û bi berdewamî performansa hilberê çêtir dikin da ku serfirazî û pêşkeftina pîşesaziya nîvconductorên fotovoltaîk pêşve bibin.
Dema weşandinê: 12ê Hezîrana 2024an