Mchakato wa ukuaji wa siliconi ya monocrystalline hufanywa kikamilifu katika uwanja wa joto. Uwanja mzuri wa joto unafaa katika kuboresha ubora wa fuwele na una ufanisi mkubwa wa fuwele. Ubunifu wa uwanja wa joto huamua kwa kiasi kikubwa mabadiliko ya miteremko ya joto katika uwanja wa joto unaobadilika na mtiririko wa gesi katika chumba cha tanuru. Tofauti katika vifaa vinavyotumika katika uwanja wa joto huamua moja kwa moja maisha ya huduma ya uwanja wa joto. Uwanja wa joto usio na sababu si vigumu tu kukuza fuwele zinazokidhi mahitaji ya ubora, lakini pia hauwezi kukuza monocrystalline kamili chini ya mahitaji fulani ya mchakato. Hii ndiyo sababu tasnia ya siliconi ya monocrystalline inayovuta moja kwa moja inachukulia muundo wa uwanja wa joto kama teknolojia kuu zaidi na huwekeza rasilimali kubwa za wafanyakazi na nyenzo katika utafiti na maendeleo ya uwanja wa joto.
Mfumo wa joto unaundwa na nyenzo mbalimbali za uwanja wa joto. Tunawasilisha kwa ufupi tu nyenzo zinazotumika katika uwanja wa joto. Kuhusu usambazaji wa halijoto katika uwanja wa joto na athari zake kwenye kuvuta fuwele, hatutachambua hapa. Nyenzo ya uwanja wa joto inarejelea muundo na sehemu ya insulation ya joto katika chumba cha tanuru ya utupu cha ukuaji wa fuwele, ambayo ni muhimu kwa kuunda usambazaji unaofaa wa halijoto karibu na kuyeyuka kwa nusu-semiconductor na fuwele.
1. Nyenzo ya muundo wa uwanja wa joto
Nyenzo ya msingi ya kusaidia kwa njia ya kuvuta moja kwa moja ili kukuza silicon monocrystalline ni grafiti ya usafi wa hali ya juu. Nyenzo za grafiti zina jukumu muhimu sana katika tasnia ya kisasa. Zinaweza kutumika kama vipengele vya kimuundo vya uwanja wa joto kama vilehita, mirija ya mwongozo, vitu vya kusulubiwa, mirija ya kuhami joto, trei za kusulubishwa, n.k. katika utayarishaji wa silikoni ya monocrystalline kwa kutumia mbinu ya Czochralski.
Vifaa vya grafitihuchaguliwa kwa sababu ni rahisi kutayarisha kwa wingi, zinaweza kusindikwa na zinastahimili halijoto ya juu. Kaboni katika umbo la almasi au grafiti ina kiwango cha juu cha kuyeyuka kuliko kipengele au kiwanja chochote. Vifaa vya grafiti ni imara sana, hasa katika halijoto ya juu, na upitishaji wao wa umeme na joto pia ni mzuri sana. Upitishaji wake wa umeme huifanya iweze kutumika kamahitanyenzo. Ina mgawo wa upitishaji joto unaoridhisha, ambao huruhusu joto linalozalishwa na hita kusambazwa sawasawa kwenye sehemu ya kuchomea joto na sehemu zingine za uwanja wa joto. Hata hivyo, katika halijoto ya juu, hasa kwa umbali mrefu, hali kuu ya uhamishaji joto ni mionzi.
Sehemu za grafiti hutengenezwa kwa chembe ndogo za kaboni zilizochanganywa na kifaa cha kufunga na huundwa kwa kutumia extrusion au isostatic compression. Sehemu za grafiti zenye ubora wa juu kwa kawaida hubanwa kwa isostatically. Kipande kizima kwanza hubanwa kwa kaboni na kisha hubanwa kwa graphit katika halijoto ya juu sana, karibu na 3000°C. Sehemu zinazosindikwa kutoka kwa vipande hivi vyote kwa kawaida husafishwa katika angahewa yenye klorini katika halijoto ya juu ili kuondoa uchafuzi wa chuma ili kukidhi mahitaji ya tasnia ya nusu-semiconductor. Hata hivyo, hata baada ya utakaso sahihi, kiwango cha uchafuzi wa chuma ni cha juu zaidi kuliko kile kinachoruhusiwa kwa nyenzo za monocrystalline za silikoni. Kwa hivyo, uangalifu lazima uchukuliwe katika muundo wa uwanja wa joto ili kuzuia uchafuzi wa vipengele hivi kuingia kwenye uso wa kuyeyuka au fuwele.
Vifaa vya grafiti hupenyeza kidogo, jambo ambalo hurahisisha metali iliyobaki ndani kufikia uso. Zaidi ya hayo, monoksidi ya silikoni iliyopo kwenye gesi ya kusafisha inayozunguka uso wa grafiti inaweza kupenya kwenye vifaa vingi na kuitikia.
Hita za awali za tanuru ya silikoni zenye umbo la monocrystalline zilitengenezwa kwa metali zinazokinza kama vile tungsten na molybdenum. Kwa kuongezeka kwa ukomavu wa teknolojia ya usindikaji wa grafiti, sifa za umeme za muunganisho kati ya vipengele vya grafiti zimekuwa thabiti, na hita za silikoni zenye umbo la monocrystalline zimebadilisha kabisa tungsten, molybdenum na hita zingine za nyenzo. Kwa sasa, nyenzo za grafiti zinazotumika sana ni grafiti ya isostatic. Teknolojia ya maandalizi ya grafiti ya isostatic ya nchi yangu imerudi nyuma kiasi, na nyenzo nyingi za grafiti zinazotumika katika tasnia ya fotovoltaic ya ndani huagizwa kutoka nje ya nchi. Watengenezaji wa grafiti ya isostatic ya kigeni hasa ni pamoja na SGL ya Ujerumani, Tokai Carbon ya Japani, Toyo Tanso ya Japani, n.k. Katika tanuru za silikoni zenye umbo la monocrystalline za Czochralski, wakati mwingine vifaa vya mchanganyiko wa C/C hutumiwa, na vimeanza kutumika kutengeneza boliti, karanga, crucibles, sahani za mzigo na vipengele vingine. Mchanganyiko wa kaboni/kaboni (C/C) ni mchanganyiko wa kaboni ulioimarishwa na nyuzi za kaboni wenye msururu wa sifa bora kama vile nguvu maalum ya juu, moduli maalum ya juu, mgawo mdogo wa upanuzi wa joto, upitishaji mzuri wa umeme, uthabiti mkubwa wa kuvunjika, mvuto maalum wa chini, upinzani wa mshtuko wa joto, upinzani wa kutu, na upinzani wa halijoto ya juu. Kwa sasa, hutumika sana katika anga za juu, mbio, vifaa vya kibiolojia na nyanja zingine kama nyenzo mpya za kimuundo zinazostahimili halijoto ya juu. Kwa sasa, vikwazo vikuu vinavyokabiliwa na mchanganyiko wa C/C wa ndani bado ni masuala ya gharama na ukuaji wa viwanda.
Kuna vifaa vingine vingi vinavyotumika kutengeneza sehemu za joto. Grafiti iliyoimarishwa kwa nyuzi za kaboni ina sifa bora za kiufundi; lakini ni ghali zaidi na ina mahitaji mengine ya usanifu.Kabidi ya silikoni (SiC)ni nyenzo bora kuliko grafiti katika nyanja nyingi, lakini ni ghali zaidi na ni vigumu kuandaa sehemu kubwa. Hata hivyo, SiC mara nyingi hutumika kamaMipako ya CVDkuongeza maisha ya sehemu za grafiti zilizo wazi kwa gesi ya monoksidi ya silicon inayosababisha babuzi, na pia inaweza kupunguza uchafuzi kutoka kwa grafiti. Mipako minene ya CVD ya kabidi ya silicon huzuia uchafuzi ndani ya nyenzo ya grafiti yenye vinyweleo vidogo kufikia uso.
Nyingine ni kaboni ya CVD, ambayo inaweza pia kuunda safu mnene juu ya sehemu ya grafiti. Vifaa vingine vinavyostahimili joto kali, kama vile molibdenamu au vifaa vya kauri ambavyo vinaweza kuishi pamoja na mazingira, vinaweza kutumika ambapo hakuna hatari ya kuchafua kuyeyuka. Hata hivyo, kauri za oksidi kwa ujumla huwa na kikomo katika matumizi yake kwa vifaa vya grafiti kwenye halijoto ya juu, na kuna chaguzi zingine chache ikiwa insulation inahitajika. Moja ni nitridi ya boroni ya hexagonal (wakati mwingine huitwa grafiti nyeupe kutokana na sifa zinazofanana), lakini sifa za mitambo ni duni. Molibdenamu kwa ujumla hutumika ipasavyo kwa halijoto ya juu kwa sababu ya gharama yake ya wastani, kiwango cha chini cha usambazaji katika fuwele za silicon, na mgawo mdogo sana wa mgawanyiko wa takriban 5×108, ambayo inaruhusu kiasi fulani cha uchafuzi wa molibdenamu kabla ya kuharibu muundo wa fuwele.
2. Vifaa vya kuhami joto
Nyenzo ya kuhami joto inayotumika sana ni kaboni iliyohisiwa katika aina mbalimbali. Feli ya kaboni imetengenezwa kwa nyuzi nyembamba, ambazo hufanya kazi kama insulation kwa sababu huzuia mionzi ya joto mara nyingi kwa umbali mfupi. Feli laini ya kaboni hufumwa katika karatasi nyembamba za nyenzo, ambazo hukatwa katika umbo linalohitajika na kuinama vizuri katika radius inayofaa. Feli zilizokaushwa huundwa kwa nyenzo zinazofanana za nyuzi, na kifaa cha kuhami joto chenye kaboni hutumika kuunganisha nyuzi zilizotawanywa kwenye kitu kigumu na chenye umbo zaidi. Matumizi ya uwekaji wa mvuke wa kemikali wa kaboni badala ya kifaa cha kuhami joto yanaweza kuboresha sifa za kiufundi za nyenzo.
Kwa kawaida, uso wa nje wa kifaa cha kuhami joto hufunikwa na mipako ya grafiti inayoendelea au foili ili kupunguza mmomonyoko na uchakavu pamoja na uchafuzi wa chembechembe. Aina zingine za vifaa vya kuhami joto vinavyotokana na kaboni pia zipo, kama vile povu ya kaboni. Kwa ujumla, vifaa vilivyochorwa grafiti hupendelewa kwa sababu uchoraji grafiti hupunguza sana eneo la uso wa nyuzi. Kutolewa kwa gesi kwa vifaa hivi vya eneo la juu hupunguzwa sana, na inachukua muda mdogo kusukuma tanuru hadi kwenye utupu unaofaa. Nyingine ni nyenzo mchanganyiko ya C/C, ambayo ina sifa bora kama vile uzito mwepesi, uvumilivu mkubwa wa uharibifu na nguvu kubwa. Kutumika katika maeneo ya joto kuchukua nafasi ya sehemu za grafiti hupunguza kwa kiasi kikubwa mzunguko wa uingizwaji wa sehemu za grafiti, huboresha ubora wa monocrystalline na utulivu wa uzalishaji.
Kulingana na uainishaji wa malighafi, kaboni iliyohisiwa inaweza kugawanywa katika kaboni iliyohisiwa kulingana na polyacrylonitrile, kaboni iliyohisiwa kulingana na viscose, na kaboni iliyohisiwa kulingana na lami.
Felt ya kaboni inayotokana na Polyacrylonitrile ina kiwango kikubwa cha majivu. Baada ya matibabu ya joto la juu, nyuzi moja huwa brittle. Wakati wa operesheni, ni rahisi kutoa vumbi ili kuchafua mazingira ya tanuru. Wakati huo huo, nyuzi inaweza kuingia kwa urahisi kwenye vinyweleo na njia ya upumuaji ya mwili wa binadamu, ambayo ni hatari kwa afya ya binadamu. Felt ya kaboni inayotokana na viscose ina utendaji mzuri wa kuhami joto. Ni laini kiasi baada ya matibabu ya joto na si rahisi kutoa vumbi. Hata hivyo, sehemu mtambuka ya nyuzi mbichi inayotokana na viscose si ya kawaida, na kuna mifereji mingi kwenye uso wa nyuzi. Ni rahisi kutoa gesi kama vile C02 chini ya angahewa ya oksidi ya tanuru ya silicon ya CZ, na kusababisha mvua ya oksijeni na vipengele vya kaboni katika nyenzo ya silicon ya monocrystalline. Watengenezaji wakuu ni pamoja na SGL ya Ujerumani na kampuni zingine. Kwa sasa, inayotumika sana katika tasnia ya monocrystalline ya semiconductor ni felt ya kaboni inayotokana na lami, ambayo ina utendaji mbaya zaidi wa kuhami joto kuliko felt ya kaboni inayotokana na viscose, lakini felt ya kaboni inayotokana na lami ina usafi wa juu na utoaji mdogo wa vumbi. Watengenezaji ni pamoja na Kureha Chemical na Osaka Gas ya Japani.
Kwa sababu umbo la kaboni halijarekebishwa, ni vigumu kufanya kazi. Sasa makampuni mengi yameunda nyenzo mpya ya kuhami joto kulingana na kaboni iliyotiwa kaboni. kaboni iliyotiwa kaboni, pia huitwa kaboni iliyotiwa kaboni, ni kaboni iliyotiwa yenye umbo fulani na sifa ya kujiendeleza baada ya kaboni laini kuingizwa na resini, iliyotiwa laminated, iliyotiwa kaboni na iliyotiwa kaboni.
Ubora wa ukuaji wa siliconi ya monocrystalline huathiriwa moja kwa moja na mazingira ya joto, na vifaa vya kuhami joto vya nyuzi za kaboni vina jukumu muhimu katika mazingira haya. Kifaa laini cha kuhami joto cha nyuzi za kaboni bado kina faida kubwa katika tasnia ya semiconductor ya photovoltaic kutokana na faida yake ya gharama, athari bora ya kuhami joto, muundo unaonyumbulika na umbo linaloweza kubadilishwa. Kwa kuongezea, kifaa cha kuhami joto cha nyuzi za kaboni kitakuwa na nafasi kubwa ya maendeleo katika soko la vifaa vya uwanja wa joto kutokana na nguvu yake fulani na uendeshaji wa juu. Tumejitolea kufanya utafiti na maendeleo katika uwanja wa vifaa vya kuhami joto, na kuboresha utendaji wa bidhaa kila mara ili kukuza ustawi na maendeleo ya tasnia ya semiconductor ya photovoltaic.
Muda wa chapisho: Juni-12-2024