அறிமுகம்: கிராஃபைட் மூசைகள் — அதி உயர் வெப்பநிலை உற்பத்திக்கு இன்றியமையாத கூறுகள்
நவீன உயர்தர உற்பத்தித் துறையில், பல முக்கிய செயல்முறைகள் கடும் வெப்பம் நிலவும் சூழல்களைச் சார்ந்துள்ளன. பாரம்பரிய உலோக உருக்குதல் முதல் மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்திப் பொருட்களின் உற்பத்தி வரை, உயர் வெப்பநிலை உபகரணங்களில் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்கள், ஆயிரக்கணக்கான டிகிரி செல்சியஸ் வரை எட்டும் வெப்பச் சூழல்களைத் தாங்குவது மட்டுமல்லாமல், நிலையான இயற்பியல் பண்புகள், சிறந்த வெப்பப் பரிமாற்றத் திறன்கள் மற்றும் குறைந்தபட்ச மாசுபடும் அபாயம் ஆகியவற்றையும் கொண்டிருக்க வேண்டும்.
கிராஃபைட் மூசைகள்இந்தத் தொழில்துறைத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்வதற்காகவே, உயர் வெப்பநிலை பாகங்களின் ஒரு முக்கிய வகையாக இது உருவெடுத்தது.
பாரம்பரியமாக, தங்கம், வெள்ளி, தாமிரம் மற்றும் அலுமினியம் போன்ற உலோகங்களை உருக்கும்போது, உருகிய பொருட்களைத் தேக்கி வைப்பதற்கும் மாற்றுவதற்கும் கிராஃபைட் மூசைகள் முதன்மையாகப் பயன்படுத்தப்பட்டன. இருப்பினும், குறைக்கடத்தித் தொழில், உயர்-சக்தி மின்னணுவியல் மற்றும் புதிய ஆற்றல் பொருட்கள் உள்ளிட்ட மேம்பட்ட உற்பத்தித் துறைகளின் விரைவான வளர்ச்சியால், கிராஃபைட் மூசைகளின் பயன்பாடுகள் பாரம்பரிய உலோகவியலையும் தாண்டி வெகுவாக விரிவடைந்துள்ளன.
இன்று, உயர் தூய்மை கொண்ட கிராஃபைட் மூசைகள் பின்வருவனவற்றில் இன்றியமையாத கூறுகளாக மாறியுள்ளன:
- SiC ஒற்றைப் படிக வளர்ச்சி;
- குறைக்கடத்தி படிக உற்பத்தி;
- ஒளிமின்னழுத்த சிலிக்கான் பொருள் தயாரிப்பு;
- உயர் வெப்பநிலை வெற்றிட வெப்ப சிகிச்சை;
- CVD மற்றும் எபிடாக்ஸி உபகரணங்களுக்கான வெப்பப் புல அமைப்புகள்.
குறைக்கடத்தி உற்பத்தியில், கிராஃபைட் மூசை என்பது வெறும் உயர்-வெப்பநிலைக் கொள்கலன் மட்டுமல்ல; அது வெப்பப் புல அமைப்பில் ஒரு முக்கியப் பொருளாகும். அதன் செயல்திறன் பண்புகள் படிகத்தின் தரம், வெப்பநிலைச் சீர்மை மற்றும் செயல்முறை நிலைத்தன்மை ஆகியவற்றை நேரடியாகப் பாதிக்கின்றன.
கிராஃபைட் மூசை என்றால் என்ன?
A கிராஃபைட் மூசைஇது உயர் தூய்மை கொண்ட கிராஃபைட்டிலிருந்து இயந்திரத்தால் செதுக்கப்பட்ட ஒரு உயர் வெப்பநிலைத் தடுப்புக் கூறு ஆகும்; இது முதன்மையாக, கடும் வெப்பநிலைச் சூழல்களில் பல்வேறு பொருட்களைத் தேக்கி வைக்க, சூடாக்க அல்லது பதப்படுத்தப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
கிராஃபைட்டின் தனித்துவமான வெப்ப, மின் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளின் காரணமாக, வழக்கமான உலோகப் பொருட்கள் செயலிழக்கக்கூடிய சூழல்களிலும் இந்தக் கலன்கள் நிலையாகச் செயல்பட முடியும்.
தற்போது, கிராஃபைட் மூசைகள் பின்வருவனவற்றில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:
- விலையுயர்ந்த உலோகங்களை உருக்குதல்;
- இரும்பு அல்லாத உலோக வார்ப்பு;
- உலோகக் கலவை பதப்படுத்துதல்;
- உயர் வெப்பநிலை ஆய்வகச் சோதனைகள்;
- குறைக்கடத்தி படிக வளர்ச்சி;
- புதிய ஆற்றல் மூலப்பொருள் உற்பத்தி.
உயர்தர உற்பத்தித் துறையில், கிராஃபைட் மூசைகளின் முதன்மை மதிப்பானது, ஒரு நிலையான, தூய்மையான மற்றும் மிகவும் சீரான உயர்-வெப்பநிலைச் சூழலை வழங்கும் அவற்றின் திறனில் அடங்கியுள்ளது. உதாரணமாக, சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) படிக வளர்ச்சியின் போது, கிராஃபைட் மூசைகள் 2,000°C-க்கு மேற்பட்ட உயர்-வெப்பநிலைச் சூழல்களில் நீண்ட காலத்திற்குச் செயல்பட வேண்டும், அதே நேரத்தில் பின்வருவனவற்றை உறுதி செய்ய வேண்டும்:
- சீரான வெப்பப் பரிமாற்றம்;
- நிலையான படிக வளர்ச்சி;
- குறைந்தபட்ச அசுத்தக் கலப்படம்.
இதன் விளைவாக, உயர் தூய்மை கிராஃபைட் ஒரு இன்றியமையாத மையப் பொருளாக மாறியுள்ளது.
| Pஇயற்பியல் பண்புகள்ஐசோஸ்டேடிக் கிராஃபைட் | ||
| சொத்து | அலகு | வழக்கமான மதிப்பு |
| மொத்த அடர்த்தி | கி/செமீ³ | 1.83 |
| கடினத்தன்மை | எச்.எஸ்.டி. | 58 |
| மின்தடை | μΩ.m | 10 |
| வளைவு வலிமை | எம்.பி.ஏ. | 47 |
| அழுத்த வலிமை | எம்.பி.ஏ. | 103 |
| இழுவிசை வலிமை | எம்.பி.ஏ. | 31 |
| யங் குணகம் | ஜிபிஏ | 11.8 |
| வெப்ப விரிவாக்கம் (CTE) | 10-6K-1 | 4.6 |
| வெப்பக் கடத்துத்திறன் | W·m-1·கே-1 | 130 |
| சராசரி தானிய அளவு | μm | 8-10 |
| நுண்துளைத்தன்மை | % | 10 |
| சாம்பல் உள்ளடக்கம் | பிபிஎம் | ≤5 (சுத்திகரிக்கப்பட்ட பிறகு) |
உயர் வெப்பநிலை பயன்பாடுகளுக்கு கிராஃபைட் ஏன் உகந்ததாக உள்ளது?
உயர் வெப்பநிலைத் தொழில்களில் கிராஃபைட் ஒரு இன்றியமையாத பொருளாக விளங்குவதற்கு அதன் தனித்துவமான பொருளமைப்பே காரணமாகும்.
அடுக்கு படிக அமைப்பில் அமைந்த கார்பன் அணுக்களால் ஆன கிராஃபைட், சிறப்பான வெப்பப் பண்புகளையும் வேதியியல் நிலைத்தன்மையையும் கொண்டுள்ளது.
முதலாவதாக, கிராஃபைட் மிகச்சிறந்த உயர் வெப்பநிலை எதிர்ப்பைக் கொண்டுள்ளது. வெற்றிடம் அல்லது மந்தமான சூழல்களில், உயர் தூய்மை கொண்ட கிராஃபைட் அதன் கட்டமைப்பு ஒருமைப்பாட்டைப் பராமரிக்கும் அதே வேளையில், நீண்ட காலத்திற்கு கடுமையான வெப்பநிலைகளைத் தாங்கக்கூடியது. இது குறைக்கடத்தி படிக வளர்ச்சி போன்ற மிக உயர் வெப்பநிலை செயல்முறைகளுக்கு மிகவும் பொருத்தமானதாக அமைகிறது.
இரண்டாவதாக, கிராஃபைட் சிறந்த வெப்பக் கடத்துத்திறனை வழங்குகிறது. படிக உற்பத்தியின் போது, பொருளின் தரத்தைப் பாதிக்கும் ஒரு முக்கிய காரணி வெப்பநிலை கட்டுப்பாடு ஆகும். எந்தவொரு குறிப்பிட்ட இடத்திலும் ஏற்படும் வெப்பநிலை ஏற்ற இறக்கங்கள் பின்வருவனவற்றுக்கு வழிவகுக்கும்:
- அதிகரித்த படிகக் குறைபாடுகள்;
- மன அழுத்தம் உருவாதல்;
- தரம் குறைந்த பொருள் பண்புகள்.
கிராஃபைட்டின் சிறந்த வெப்பக் கடத்தும் திறன், உபகரணங்கள் மிகவும் சீரான வெப்பப் புலப் பரவலை அடைய உதவுகிறது, அதன் மூலம் செயல்முறை நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது.
மேலும், கிராஃபைட் குறைந்த வெப்ப விரிவாக்கக் குணகத்தையும் சிறந்த வெப்ப அதிர்ச்சி எதிர்ப்பையும் கொண்டுள்ளது. உயர்-வெப்பநிலை உற்பத்தியில் பெரும்பாலும் விரைவான வெப்பமூட்டல் மற்றும் குளிர்வித்தல் சுழற்சிகள் அடங்கும்; கிராஃபைட் வெப்ப அழுத்தத்தால் ஏற்படும் கட்டமைப்புச் சேதத்தைத் திறம்படத் தணித்து, பாகங்களின் சேவை ஆயுளை நீட்டிக்கிறது.
அதே நேரத்தில், உயர் தூய்மை கிராஃபைட் சிறந்த வேதியியல் நிலைத்தன்மையை வெளிப்படுத்துகிறது. குறைக்கடத்தி உற்பத்திச் சூழல்களில், மூலப்பொருள் மாசுபடுதல் என்பது உற்பத்தி விளைச்சலைப் பாதிக்கும் ஒரு முக்கிய காரணியாகும். அசுத்தங்களின் அளவைக் குறைத்து, மூலப்பொருளின் கட்டமைப்பை மேம்படுத்துவதன் மூலம், உயர் தூய்மை கிராஃபைட் செயல்முறை மாசுபடுதலைக் குறைத்து, படிகத் தூய்மையை அதிகரிக்கிறது.
உயர் தூய்மை கிராஃபைட் மூசைகளின் உற்பத்தி செயல்முறை
உயர் செயல்திறன் கொண்ட கிராஃபைட் மூசைகள் வெறும் எளிய செயலாக்கத்தின் விளைவு மட்டுமல்ல; அவை கடுமையான மூலப்பொருள் தயாரிப்பு, உயர் வெப்பநிலை பதப்படுத்துதல் மற்றும் துல்லியமான இயந்திர வேலைப்பாடுகள் மூலம் தயாரிக்கப்படுகின்றன.
உற்பத்தி செயல்முறை பொதுவாக உயர் தூய்மை கொண்ட கிராஃபைட் மூலப்பொருட்களைத் தேர்ந்தெடுப்பதில் இருந்து தொடங்குகிறது.
இந்த மூலப்பொருட்களில் பொதுவாக பெட்ரோலியம் கோக், பிட்ச் கோக் மற்றும் பிற உயர் தூய்மை கொண்ட கார்பன் பொருட்கள் அடங்கும். குறைக்கடத்திப் பயன்பாடுகளுக்கு, பின்வருவனவற்றின் மீது கடுமையான கட்டுப்பாடு தேவைப்படுகிறது:
- கார்பன் தூய்மை;
- உலோக அசுத்த உள்ளடக்கம்;
- தானிய அளவு;
- பொருளின் அடர்த்தி.
மூலப்பொருட்கள் நசுக்கப்பட்டு, அரைக்கப்பட்டு, சலிக்கப்பட்ட பிறகு, அவை ஒரு பிணைப்பானுடன் கலக்கப்பட்டு, பின்னர் ஒரு ஆரம்ப உலைக்கலனின் அமைப்பாக வடிவமைக்கப்படுகின்றன.
உயர்தர குறைக்கடத்திப் பயன்பாடுகளுக்கு ஐசோஸ்டேடிக் அழுத்தும் தொழில்நுட்பம் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஏனெனில் அது மிகவும் சீரான பொருள் அடர்த்தியையும் நிலையான இயந்திரப் பண்புகளையும் அளிக்கிறது.
உருவாக்கப்பட்ட மூசையானது, அதன் பொருளின் வலிமையை அதிகரிக்கவும் உள் கட்டமைப்பை நிலைப்படுத்தவும் ஒரு சூடாக்கும் செயல்முறைக்கு உட்படுத்தப்படுகிறது.
அதைத் தொடர்ந்து, கிராஃபைட்டாக்கல் செயல்முறையானது, மிக அதிக வெப்பநிலையில் ஒழுங்கற்ற கார்பன் கட்டமைப்பை மிகவும் ஒழுங்கமைக்கப்பட்ட கிராஃபைட் படிகக் கட்டமைப்பாக மாற்றுகிறது.
இந்த செயல்முறை இறுதித் தயாரிப்பின் பண்புகளைத் தீர்மானிக்கிறது:
- வெப்பக் கடத்துத்திறன்;
- மின்தடைத்திறன்;
- இயந்திர வலிமை;
- உயர் வெப்பநிலை நிலைத்தன்மை.
இறுதியாக, குறிப்பிட்ட பயன்பாட்டுத் தேவைகளைப் பொறுத்து, கிராஃபைட் மூசை பின்வரும் செயல்முறைகளுக்கு உட்படுகிறது:
- CNC துல்லியமான எந்திர வேலைப்பாடு;
- மேற்பரப்பு சிகிச்சை;
- பரிமாண ஆய்வு;
- சுத்தப்படுத்தும்/சுத்திகரிப்பு சிகிச்சை.
இந்த நடவடிக்கைகள், குறைக்கடத்தி உபகரணங்களின் உயர் துல்லியம் மற்றும் உயர் நம்பகத்தன்மை தேவைகளை மூசை பூர்த்தி செய்வதை உறுதி செய்கின்றன.
குறைக்கடத்தி உற்பத்தியில் கிராஃபைட் மூசைகளின் பயன்பாடுகள்
மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்தி தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சியுடன், மேம்பட்ட உற்பத்தியில் கிராஃபைட் மூசைகளின் முக்கியத்துவம் தொடர்ந்து அதிகரித்து வருகிறது.
1. Sசிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) படிக வளர்ச்சி
மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்திப் பொருளாக, SiC பின்வரும் நன்மைகளை வழங்குகிறது:
- உயர் முறிவு மின்புலம்;
- உயர் வெப்பக் கடத்துத்திறன்;
- அதிக எலக்ட்ரான் நகர்வுத்திறன்;
மேலும் இது புதிய ஆற்றல் வாகனங்கள், ஆற்றல் மின்னணுவியல் மற்றும் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் அமைப்புகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
தற்போது, தொழில்துறை SiC படிக உற்பத்தியானது முதன்மையாக இயற்பியல் ஆவிப் போக்குவரத்து (PVT) முறையைப் பயன்படுத்துகிறது.
2. PVT செயல்முறை
SiC தூள் உயர் வெப்பநிலை சூழலில் பதங்கமாகிறது;
வாயு நிலையில் உள்ள சிலிக்கான் மற்றும் கார்பன் கூறுகள் இடம்பெயர்கின்றன;
இறுதியில், ஒரு விதைப் படிகத்தின் மேற்பரப்பில் SiC படிகங்கள் உருவாகின்றன.
முழு செயல்முறைக்கும் பின்வருவனவற்றின் மீது துல்லியமான கட்டுப்பாடு தேவைப்படுகிறது:
- வெப்பநிலை சாய்வுகள்;
- வெப்பப் புலப் பரவல்;
- வளிமண்டல நிலைமைகள்.
இந்தச் செயல்முறையில், கிராஃபைட் மூசை பின்வரும் முக்கியப் பங்குகளை வகிக்கிறது:
- SiC மூலப்பொருளை வைத்திருத்தல்;
- வெப்பப் பரிமாற்றத்தை எளிதாக்குதல்;
- வெப்பப் புலத்தை நிலைப்படுத்துதல்.
3. பிற செயல்முறைகள்
SiC படிக வளர்ச்சிக்கு அப்பால், கிராஃபைட் மூசைகள் மற்றும் அது தொடர்பான கிராஃபைட் கூறுகள் பின்வருவனவற்றிலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:
- ஒற்றைப்படிக சிலிக்கான் உற்பத்தி;
- ஒளிமின்னழுத்த படிக வளர்ச்சி;
- குறைக்கடத்தி எபிடாக்ஸி உபகரணங்கள்;
- உயர் வெப்பநிலை CVD செயல்முறைகள்.
இந்தப் பயன்பாடுகளில், கிராஃபைட் பொருட்கள் உபகரணங்கள் மிகவும் நிலையான உயர்-வெப்பநிலைச் சூழலைப் பராமரிக்க உதவுகின்றன, அதன் மூலம் தயாரிப்புத் தரத்தையும் உற்பத்தித் திறனையும் மேம்படுத்துகின்றன.
முடிவுரை: கிராஃபைட் மூசைகள் அடுத்த தலைமுறை உயர்-வெப்பநிலை உற்பத்தியைச் சாத்தியமாக்குகின்றன.
பாரம்பரிய உலோக உருக்குதல் முதல் மேம்பட்ட குறைக்கடத்தி படிக உற்பத்தி வரை, கிராஃபைட் மூசைகளின் பரிணாம வளர்ச்சியானது, உயர் செயல்திறன் கொண்ட பொருட்களுக்கான தொழில்துறையின் பெருகிவரும் தேவையைப் பிரதிபலிக்கிறது.
குறைக்கடத்தித் தொழில்துறைக்கு,கிராஃபைட் மூசைகள்அவை வெறும் உயர்-வெப்பநிலை தாங்கும் பாகங்கள் மட்டுமல்ல; அவை:
வெப்ப மண்டல நிலைத்தன்மையை உறுதிசெய்து, படிகத் தரத்தை மேம்படுத்தி, உற்பத்தித் தொழில்நுட்பத்தின் முன்னேற்றத்தை முன்னெடுத்துச் செல்லும் முக்கியப் பொறியியல் பொருட்கள்.
கிராஃபைட் மூலப்பொருளின் பண்புகள், உயர்-வெப்பநிலை செயல்முறைகள் மற்றும் துல்லியமான உற்பத்தி ஆகியவற்றில் உள்ள தனது விரிவான நிபுணத்துவத்தைப் பயன்படுத்தி, உலகளாவிய குறைக்கடத்தி, புதிய ஆற்றல் மற்றும் உயர்தர உற்பத்தித் துறைகளில் உள்ள வாடிக்கையாளர்களுக்கு நம்பகமான, உயர் செயல்திறன் கொண்ட கிராஃபைட் மூலப்பொருள் தீர்வுகளை வழங்குவதில் VET எனர்ஜி நிறுவனம் தொடர்ந்து உறுதியாக உள்ளது.
பதிவிட்ட நேரம்: ஆகஸ்ட்-10-2026