Processus accretionis silicii monocrystallini plene in campo thermali perficitur. Bonus campus thermalis qualitatem crystallorum auget et maiorem efficientiam crystallizationis habet. Designatio campi thermalis magnopere mutationes gradientium temperaturae in campo thermali dynamico et fluxum gasis in camera fornacis determinat. Discrepantia materiarum in campo thermali adhibitarum directe vitam utilem campi thermalis determinat. In campo thermali irrationali non solum difficile est crystallos crescere qui requisitis qualitatis satisfaciant, sed etiam non potest monocrystallos completos sub certis requisitis processus crescere. Quam ob rem industria silicii monocrystallini extractionis directae designationem campi thermalis ut technologiam fundamentalem habet et ingentes vires humanas et opes materiales in investigatione et evolutione campi thermalis impendit.
Systema thermale ex variis materiis campi thermalis constat. Materias in campo thermali adhibitas breviter tantum introducimus. Quod ad distributionem temperaturae in campo thermali et eius effectum in extractionem crystalli attinet, hic non analysabimus. Materia campi thermalis ad structuram et partem insulationis thermalis in camera fornacis vacui crescentiae crystalli refertur, quae necessaria est ad distributionem temperaturae aptam circa liquefactionem semiconductoris et crystallum creandam.
1. Materia structurae campi thermalis
Materia fundamentalis sustentans ad methodum extractionis directae ad silicium monocrystallinum crescendum est graphitus magnae puritatis. Materiae graphitae partes magni momenti in industria moderna agunt. Ut componentes structurales campi caloris adhiberi possunt, exempli gratia...calefactores, tubi ductores, crucibula, tubi insulationis, alveoli crucibuli, etc. in praeparatione silicii monocrystallini per methodum Czochralski.
Materiae graphitaeSelectae sunt quia facile in magnis voluminibus praeparantur, tractari possunt et temperaturis altis resistunt. Carbo in forma adamantis vel graphiti punctum liquefactionis altius habet quam ullum elementum vel compositum. Materiae graphitae satis fortes sunt, praesertim temperaturis altis, et earum conductivitas electrica et thermalis etiam satis bona est. Eius conductivitas electrica eam aptam reddit ut...calefactorMateria. Coefficiens conductivitatis thermalis satis bonus habet, qui permittit ut calor a calefactore generatus aequaliter ad crucibulum et alias partes campi caloris distribuatur. Attamen, ad altas temperaturas, praesertim per longas distantias, modus transmissionis caloris principalis est radiatio.
Partes graphitae initio ex particulis carbonaceis minutis cum glutino mixtis fiunt et per extrusionem vel pressionem isostaticam formantur. Partes graphitae altae qualitatis plerumque isostatice comprimuntur. Totum fragmentum primum carbonizatur, deinde temperaturis altis, prope 3000°C, graphitatur. Partes ex his integris fragmentis processae plerumque in atmosphaera chlorino continenti temperaturis altis purificantur ut contaminatio metallica removeatur et requisitis industriae semiconductorum satisfaciat. Attamen, etiam post purificationem propriam, gradus contaminationis metallicae multis magnitudinibus ordinibus altior est quam qui pro materiis silicii monocrystallinis permittitur. Ergo, cura adhibenda est in consilio campi thermalis ne contaminatio horum partium in superficiem liquefacti vel crystalli ingrediatur.
Materiae graphitae paulum permeabiles sunt, quod facilem reddit metallo intus reliquo superficiem attingere. Praeterea, monoxidum silicii in gaso purgationis circa superficiem graphitae praesens in plerasque materias penetrare et reagere potest.
Calefactores fornacis silicii monocrystallini priores ex metallis refractariis, ut tungsteno et molybdeno, fabricati sunt. Crescente maturatione technologiae processus graphiti, proprietates electricae nexus inter componentes graphiti stabiles factae sunt, et calefactores fornacis silicii monocrystallini calefactores tungsteni, molybdeni, aliarumque materiarum penitus substituerunt. Hodie, materia graphiti latissime adhibita est graphitus isostaticus. Technologia praeparationis graphiti isostatici patriae meae relative retrograda est, et pleraeque materiae graphiti in industria photovoltaica domestica adhibitae ex exteris regionibus importantur. Inter fabricatores graphiti isostatici externi praecipue sunt SGL Germaniae, Tokai Carbon Iaponiae, Toyo Tanso Iaponiae, et cetera. In fornacibus silicii monocrystallini Czochralski, materiae compositae C/C interdum adhibentur, et ad cochleas, nuces, crucibula, laminas oneris, aliasque partes fabricandas adhiberi coeperunt. Composita carbonis/carbonis (C/C) sunt composita carbonis fundata, fibra carbonis firmata, proprietates excellentes praedita, ut puta robur specificum altum, modulus specificus altus, coefficiens expansionis thermalis humilis, conductivitas electrica bona, tenacitas fracturae alta, gravitas specifica humilis, resistentia ictui thermali, resistentia corrosioni, et resistentia temperaturae altae. Hodie, late in industria aerospatiali, cursuum, biomateriis aliisque campis ut novae materiae structurales temperaturae altae resistentes adhibentur. Hodie, impedimenta principalia quibus composita C/C domestica occurrunt adhuc sunt quaestiones sumptus et industrialisationis.
Multae aliae materiae ad campos thermicos fabricandos adhibentur. Graphite fibra carbonis roborato proprietates mechanicas meliores habet; sed pretiosior est et alias necessitates designandi habet.Carburum silicii (SiC)Materia est graphito multis modis melior, sed multo carior et difficilior est partes magnae voluminis parare. Attamen, SiC saepe adhibetur ut...Obductio CVDAd vitam partium graphitarum quae gaso monoxido silicii corrosivo expositae sunt augendam, et contaminationem a graphito minuendam. Densa obductio carburi silicii CVD efficaciter impedit ne sordes intra materiam graphitam microporosam superficiem attingant.
Alia est carbo CVD, quae etiam stratum densum supra partem graphitae formare potest. Aliae materiae resistentes altae temperaturae, ut molybdenum vel materiae ceramicae quae cum ambitu coexistere possunt, adhiberi possunt ubi nullum periculum est contaminandi liquefactionem. Attamen ceramicae oxidicae plerumque limitatae sunt in applicabilitate sua ad materias graphitae in altis temperaturis, et paucae aliae optiones sunt si insulatio requiritur. Una est nitridum boricum hexagonale (interdum graphita alba appellata propter similes proprietates), sed proprietates mechanicae sunt malae. Molybdenum plerumque rationabiliter adhibetur ad condiciones altae temperaturae propter pretium moderatum, humilem diffusionis ratem in crystallis silicii, et coefficientem segregationis valde humilem circiter 5×108, qui certam quantitatem contaminationis molybdeni permittit antequam structura crystallina destruatur.
2. Materiae insulationis thermalis
Materia insulationis frequentissime adhibita est feltrum carbonicum variis formis. Feltrum carbonicum ex fibris tenuibus constat, quae velut insulatio funguntur quia radiationem thermalem multipliciter per breve spatium prohibent. Feltrum carbonicum molle in laminas materiae relative tenues texitur, quae deinde in formam desideratam secantur et arcte in radium rationabilem flectuntur. Feltra curata ex similibus materiis fibrosis constant, et glutino carbonem continenti ad fibras dispersas in objectum solidius et formatiorem connectendas adhibetur. Usus depositionis vaporis chemici carbonii loco glutinosis proprietates mechanicas materiae emendare potest.
Typice, superficies exterior feltri curativi insulationis thermalis ligno vel lamina continua graphita obducitur ad erosionem et detritionem necnon contaminationem particularum minuendam. Alia genera materiarum insulationis thermalis carbonis fundatarum etiam exstant, ut spuma carbonis. In genere, materiae graphitae manifeste praeferuntur quia graphitatio superficiem fibrae magnopere minuit. Emissio gasorum harum materiarum magnae superficiei magnopere reducitur, et minus temporis requiritur ad furnum ad vacuum idoneum pumpandum. Alia est materia composita C/C, quae proprietates egregias habet, ut levitatem, tolerantiam magnam damni et magnam firmitatem. In campis thermalibus ad partes graphitae substituendas adhibita, frequentiam substitutionis partium graphitae significanter minuit, qualitatem monocrystallinam et stabilitatem productionis emendat.
Secundum classificationem materiae rudis, feltrum carbonicum in feltrum carbonicum polyacrylonitrilum, feltrum carbonicum viscosum, et feltrum carbonicum piceum dividi potest.
Feltrum carbonicum polyacrylonitrilum magnum cineris contentum habet. Post curationem altae temperaturae, singula fibra fragilis fit. Dum operatur, facile pulverem generat qui ambitum fornacis polluit. Simul, fibra facile in poros et tractus respiratorios corporis humani intrare potest, quod saluti humanae nocet. Feltrum carbonicum viscosum bonam insulationis thermalis facultatem habet. Post curationem caloris relative molle est et non facile pulverem generat. Attamen sectio transversalis fibrae crudae viscosae irregularis est, et multae sulci in superficie fibrae sunt. Facile est gases ut C02 sub atmosphaera oxidante fornacis silicii CZ generare, quod praecipitationem elementorum oxygenii et carbonii in materia silicii monocrystallina efficit. Inter principales fabricatores sunt societates Germanicae SGL et aliae. Hodie, latissime in industria semiconductorum monocrystallinorum adhibitum est feltrum carbonicum piceum, quod peiorem insulationis thermalis facultatem quam feltrum carbonicum viscosum habet, sed feltrum carbonicum piceum puritatem maiorem et minorem emissionem pulveris habet. Inter fabricatores sunt Kureha Chemical et Osaka Gas Iaponicae.
Quia forma feltri carbonis non fixa est, operatio eius incommoda est. Nunc multae societates novum materiale insulationis thermalis ex feltro carbonis curato excogitaverunt. Feltrum carbonis curatum, etiam feltrum durum appellatum, est feltrum carbonis forma certa et proprietate sui ipsius sustentans cum postquam feltrum molle resina impregnatum, laminatum, curatum et carbonizatum est.
Qualitas accretionis silicii monocrystallini directe afficitur ab ambitu thermali, et materiae insulationis thermalis fibrae carbonis partes primas in hoc ambitu agunt. Feltum molle insulationis thermalis fibrae carbonis adhuc commodum magnum habet in industria semiconductorum photovoltaicorum propter commodum pretii, effectum insulationis thermalis excellentem, designum flexibilem et formam adaptabilem. Praeterea, feltum durum insulationis thermalis fibrae carbonis maiorem spatium progressionis habebit in foro materiarum campi thermalis propter certam firmitatem et maiorem operabilitatem. Investigationi et progressioni in campo materiarum insulationis thermalis dediti sumus, et continuo efficaciam producti optimizamus ad prosperitatem et progressionem industriae semiconductorum photovoltaicorum promovendam.
Tempus publicationis: Iun-XII-MMXXIV