Монокристаллдык кремнийдин өсүү процесси толугу менен жылуулук талаасында жүргүзүлөт. Жакшы жылуулук талаасы кристаллдардын сапатын жакшыртууга өбөлгө түзөт жана кристаллдашуу эффективдүүлүгү жогору. Термикалык талаанын дизайны көбүнчө динамикалык жылуулук талаасындагы температура градиенттеринин өзгөрүшүн жана меш камерасындагы газ агымын аныктайт. Термикалык талаада колдонулган материалдардын айырмасы жылуулук талаасынын кызмат мөөнөтүн түздөн-түз аныктайт. Акылга сыйбаган жылуулук талаасы сапат талаптарына жооп берген кристаллдарды өстүрүү гана эмес, ошондой эле белгилүү бир процесстин талаптары боюнча толук монокристаллдыкты өстүрүү мүмкүн эмес. Ошондуктан түз тартылуучу монокристаллдык кремний өнөр жайы жылуулук талаасын долбоорлоону эң негизги технология катары карайт жана жылуулук талаасын изилдөөгө жана иштеп чыгууга чоң жумушчу күчүн жана материалдык ресурстарды жумшайт.
Жылуулук системасы ар кандай жылуулук талаасынын материалдарынан турат. Биз жылуулук талаасында колдонулган материалдарды кыскача гана тааныштырабыз. Жылуулук талаасындагы температуранын бөлүштүрүлүшүнө жана анын кристаллдын тартылышына тийгизген таасирине келсек, биз аны бул жерде талдабайбыз. Жылуулук талаасынын материалы кристаллдын өсүү вакуумдук мешинин түзүлүшүн жана жылуулук изоляциялоо бөлүгүн билдирет, ал жарым өткөргүч эритменин жана кристаллдын айланасында тиешелүү температуранын бөлүштүрүлүшүн түзүү үчүн абдан маанилүү.
1. Жылуулук талаасынын түзүлүшүнүн материалы
Монокристаллдык кремнийди түз тартуу ыкмасы менен өстүрүү үчүн негизги колдоочу материал жогорку тазалыктагы графит болуп саналат. Графит материалдары заманбап өнөр жайда абдан маанилүү ролду ойнойт. Алар жылуулук талаасынын структуралык компоненттери катары колдонулушу мүмкүн, мисалыжылыткычтар, багыттагыч түтүктөр, тигельдер, Чохральский ыкмасы менен монокристаллдык кремнийди даярдоодо изоляция түтүктөрү, тигель табакчалары ж.б.
Графит материалдарыАлар чоң көлөмдө даярдоого оңой, кайра иштетилиши мүмкүн жана жогорку температурага туруктуу болгондуктан тандалып алынат. Алмаз же графит түрүндөгү көмүртектин эрүү температурасы каалаган элементке же кошулмага караганда жогору. Графит материалдары, айрыкча жогорку температурада, абдан бекем жана алардын электр жана жылуулук өткөрүмдүүлүгү да жакшы. Анын электр өткөрүмдүүлүгү аны... катары колдонууга ылайыктуу кылат.жылыткычматериал. Ал канааттандырарлык жылуулук өткөрүмдүүлүк коэффициентине ээ, бул жылыткыч тарабынан бөлүнүп чыккан жылуулукту тигельге жана жылуулук талаасынын башка бөлүктөрүнө бирдей бөлүштүрүүгө мүмкүндүк берет. Бирок, жогорку температурада, айрыкча алыскы аралыктарда, жылуулук берүүнүн негизги ыкмасы нурлануу болуп саналат.
Графит бөлүктөрү башында байланыштыргыч менен аралаштырылган майда көмүртектүү бөлүкчөлөрдөн жасалат жана экструзия же изостатикалык пресстөө жолу менен пайда болот. Жогорку сапаттагы графит бөлүктөрү адатта изостатикалык пресстелет. Бүтүн бөлүк алгач көмүрлөштүрүлөт, андан кийин өтө жогорку температурада, 3000°Cге жакын графиттелет. Бул бүтүн бөлүктөрдүн иштетилген бөлүктөрү, адатта, жарым өткөргүч өнөр жайынын талаптарына жооп берүү үчүн металл булгануусун жок кылуу максатында жогорку температурада хлор камтыган атмосферада тазаланат. Бирок, тийиштүү тазалоодон кийин да, металл булгануу деңгээли кремний монокристаллдык материалдары үчүн уруксат берилгенден бир нече эсе жогору. Ошондуктан, жылуулук талаасын долбоорлоодо бул компоненттердин булганышынын эритмеге же кристалл бетине киришине жол бербөө үчүн этият болуу керек.
Графит материалдары бир аз өткөргүч, бул ичиндеги калган металлдын бетине жетүүсүн жеңилдетет. Мындан тышкары, графит бетинин айланасындагы тазалоочу газда болгон кремний оксиди көпчүлүк материалдарга кирип, реакцияга кириши мүмкүн.
Алгачкы монокристаллдык кремний меш жылыткычтары вольфрам жана молибден сыяктуу отко чыдамдуу металлдардан жасалган. Графит иштетүү технологиясынын өнүгүшү менен графит компоненттеринин ортосундагы байланыштын электрдик касиеттери туруктуу болуп, монокристаллдык кремний меш жылыткычтары вольфрам, молибден жана башка материалдык жылыткычтарды толугу менен алмаштырды. Учурда эң кеңири колдонулган графит материалы - изостатикалык графит. Менин өлкөмдүн изостатикалык графит даярдоо технологиясы салыштырмалуу артта калган жана ата мекендик фотоэлектрдик өнөр жайда колдонулган графит материалдарынын көпчүлүгү чет өлкөдөн импорттолот. Чет элдик изостатикалык графит өндүрүүчүлөрүнүн катарына негизинен Германиянын SGL, Япониянын Tokai Carbon, Япониянын Toyo Tanso ж.б. кирет. Чохральски монокристаллдык кремний мештеринде кээде C/C композиттик материалдары колдонулат жана алар болтторду, гайкаларды, тигельдерди, жүктөөчү плиталарды жана башка компоненттерди жасоодо колдонула баштады. Көмүртек/көмүртек (C/C) композиттери – бул жогорку салыштырмалуу бекемдик, жогорку салыштырмалуу модуль, төмөнкү жылуулук кеңейүү коэффициенти, жакшы электр өткөрүмдүүлүгү, жогорку сынууга туруктуулук, төмөнкү салыштырмалуу тартылуу күчү, жылуулук соккусуна туруктуулук, коррозияга туруктуулук жана жогорку температурага туруктуулук сыяктуу бир катар мыкты касиеттерге ээ болгон көмүртек буласы менен бекемделген көмүртек негизиндеги композиттер. Учурда алар аэрокосмостук, жарыш, биоматериалдар жана башка тармактарда жаңы жогорку температурага туруктуу структуралык материалдар катары кеңири колдонулат. Учурда ата мекендик C/C композиттери туш болгон негизги тоскоолдуктар дагы эле баа жана индустриялаштыруу маселелери болуп саналат.
Жылуулук талааларын жасоо үчүн башка көптөгөн материалдар колдонулат. Көмүртек буласы менен бекемделген графит жакшыраак механикалык касиеттерге ээ; бирок ал кымбатыраак жана долбоорлоо үчүн башка талаптарга ээ.Кремний карбиди (SiC)көп жагынан графитке караганда жакшыраак материал, бирок ал алда канча кымбат жана чоң көлөмдөгү тетиктерди даярдоо кыйын. Бирок, SiC көп учурда колдонулатCVD каптоосудат басуучу кремний оксиди газына дуушар болгон графит бөлүктөрүнүн иштөө мөөнөтүн узартуу жана графиттен булганууну азайтуу үчүн. Тыгыз CVD кремний карбидинин каптамасы микропористтүү графит материалынын ичиндеги булгоочу заттардын бетине жетишине натыйжалуу жол бербейт.
Дагы бири - CVD көмүртек, ал графит бөлүгүнүн үстүндө тыгыз катмарды түзө алат. Айлана-чөйрө менен бирге жашай турган молибден же керамикалык материалдар сыяктуу башка жогорку температурага туруктуу материалдарды эритменин булгануу коркунучу жок жерлерде колдонсо болот. Бирок, кычкыл керамика, адатта, жогорку температурадагы графит материалдарына колдонулушу чектелүү жана изоляция талап кылынса, башка варианттар аз. Бири - алты бурчтуу бор нитриди (окшош касиеттеринен улам кээде ак графит деп аталат), бирок механикалык касиеттери начар. Молибден, адатта, орточо баасы, кремний кристаллдарындагы диффузия ылдамдыгы төмөн жана кристаллдык түзүлүштү бузганга чейин молибдендин белгилүү бир өлчөмдө булганышына мүмкүндүк бергендиктен, жогорку температурадагы кырдаалдарда акылга сыярлык колдонулат.
2. Жылуулук изоляциялоочу материалдар
Эң көп колдонулган жылуулоочу материал - ар кандай формадагы көмүртек кийиз. Көмүртек кийиз жука булалардан жасалган, алар жылуулук нурлануусун кыска аралыкта бир нече жолу тосуп тургандыктан, жылуулоочу катары кызмат кылат. Жумшак көмүртек кийиз салыштырмалуу жука материал барактарына токулуп, андан кийин каалаган формага кесилип, акылга сыярлык радиуска бекем ийилет. Катууланган кийиздер окшош була материалдарынан турат жана дисперстик булаларды катуураак жана формалуураак нерсеге туташтыруу үчүн көмүртек камтыган байланыштыргыч колдонулат. Байланышуучунун ордуна көмүртекти химиялык буу менен чөктүрүүнү колдонуу материалдын механикалык касиеттерин жакшырта алат.
Адатта, жылуулук изоляциялоочу кийиздин сырткы бети эрозияны жана эскирүүнү, ошондой эле бөлүкчөлөрдүн булганышын азайтуу үчүн үзгүлтүксүз графит каптоо же фольга менен капталат. Көмүртек негизиндеги жылуулук изоляциялоочу материалдардын башка түрлөрү да бар, мисалы, көмүртек көбүгү. Жалпысынан алганда, графиттештирилген материалдар, албетте, артыкчылыктуу, анткени графиттештирүү буланын беттик аянтын бир топ азайтат. Бул жогорку беттик аянттагы материалдардын газдан чыгышы бир топ азаят жана мешти ылайыктуу вакуумга сордуруу үчүн аз убакыт талап кылынат. Дагы бири - жеңил салмак, жогорку зыянга чыдамдуулук жана жогорку бекемдик сыяктуу мыкты мүнөздөмөлөргө ээ болгон C/C композиттик материалы. Графит бөлүктөрүн алмаштыруу үчүн жылуулук талааларында колдонуу графит бөлүктөрүн алмаштыруу жыштыгын бир топ азайтат, монокристаллдык сапатын жана өндүрүштүн туруктуулугун жакшыртат.
Чийки заттын классификациясына ылайык, көмүртек кийизди полиакрилонитрил негизиндеги көмүртек кийиз, вискоза негизиндеги көмүртек кийиз жана чайыр негизиндеги көмүртек кийиз деп бөлүүгө болот.
Полиакрилонитрил негизиндеги көмүртек кийиздин күлү көп. Жогорку температурада иштетилгенден кийин, бир була морт болуп калат. Иштөө учурунда мештин айлана-чөйрөсүн булгаган чаң пайда болушу мүмкүн. Ошол эле учурда була адам денесинин тешикчелерине жана дем алуу жолдоруна оңой кирип кетиши мүмкүн, бул адамдын ден соолугуна зыяндуу. Вискоза негизиндеги көмүртек кийиз жакшы жылуулук изоляциялоо көрсөткүчүнө ээ. Жылуулук менен иштетилгенден кийин ал салыштырмалуу жумшак жана чаң пайда кылуу оңой эмес. Бирок, вискоза негизиндеги чийки буланын кесилиши бирдей эмес жана буланын бетинде көптөгөн оюктар бар. CZ кремний мешинин кычкылдандыруучу атмосферасынын астында C02 сыяктуу газдарды пайда кылуу оңой, бул монокристаллдык кремний материалында кычкылтек жана көмүртек элементтеринин чөкмөсүнө алып келет. Негизги өндүрүүчүлөрдүн катарына немис SGL жана башка компаниялар кирет. Учурда жарым өткөргүч монокристаллдык өнөр жайында эң кеңири колдонулганы - чайыр негизиндеги көмүртек кийиз, ал вискоза негизиндеги көмүртек кийизге караганда жылуулук изоляциялоо көрсөткүчү начарыраак, бирок чайыр негизиндеги көмүртек кийиздин тазалыгы жогору жана чаңдын бөлүнүп чыгышы төмөн. Өндүрүүчүлөргө Жапониянын Kureha Chemical жана Osaka Gas кирет.
Көмүртек кийизинин формасы бекитилбегендиктен, аны иштетүү ыңгайсыз. Азыр көптөгөн компаниялар көмүртек кийизинде айыктырылган көмүртек кийизине негизделген жаңы жылуулук изоляциялоочу материалды иштеп чыгышты. Айыктырылган көмүртек кийиз, ошондой эле катуу кийиз деп аталат, жумшак кийиз чайыр менен сиңирилгенден, ламинатталгандан, айыктырылгандан жана көмүрлөштүрүлгөндөн кийин белгилүү бир формага жана өзүн-өзү камсыз кылуучу касиетке ээ болгон көмүртек кийиз.
Монокристаллдык кремнийдин өсүү сапатына жылуулук чөйрөсү түздөн-түз таасир этет жана көмүртек буласынан жасалган жылуулук изоляциялоочу материалдар бул чөйрөдө негизги ролду ойнойт. Көмүртек буласынан жасалган жылуулук изоляциялоочу жумшак кийиз өзүнүн баасынын артыкчылыгы, эң сонун жылуулук изоляциялоо эффектиси, ийкемдүү дизайны жана ыңгайлаштырылуучу формасынын аркасында фотоэлектрдик жарым өткөргүчтөр тармагында дагы эле олуттуу артыкчылыкка ээ. Мындан тышкары, көмүртек буласынан жасалган катуу жылуулук изоляциялоочу кийиз белгилүү бир бекемдиги жана жогорку иштөө жөндөмдүүлүгүнөн улам жылуулук талаасынын материалдары рыногунда көбүрөөк өнүгүү мейкиндигине ээ болот. Биз жылуулук изоляциялоочу материалдар тармагында изилдөө жана иштеп чыгууга умтулабыз жана фотоэлектрдик жарым өткөргүчтөр тармагынын гүлдөп-өнүгүшүн жана өнүгүшүн камсыз кылуу үчүн продукциянын иштешин тынымсыз оптималдаштырабыз.
Жарыяланган убактысы: 2024-жылдын 12-июну