மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் வளர்ச்சியின் தரத்தை நிர்ணயிக்கும் முக்கியமான பொருட்கள் - வெப்ப புலம்

மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கானின் வளர்ச்சி செயல்முறை முழுமையாக வெப்பப் புலத்தில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது. ஒரு நல்ல வெப்பப் புலம் படிகங்களின் தரத்தை மேம்படுத்துவதற்கு உகந்தது மற்றும் அதிக படிகமயமாக்கல் செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது. வெப்பப் புலத்தின் வடிவமைப்பு பெரும்பாலும் டைனமிக் வெப்பப் புலத்தில் வெப்பநிலை சாய்வுகளில் ஏற்படும் மாற்றங்களையும், உலை அறையில் வாயு ஓட்டத்தையும் தீர்மானிக்கிறது. வெப்பப் புலத்தில் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்களில் உள்ள வேறுபாடு வெப்பப் புலத்தின் சேவை வாழ்க்கையை நேரடியாக தீர்மானிக்கிறது. நியாயமற்ற வெப்பப் புலம் தரமான தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யும் படிகங்களை வளர்ப்பது கடினம் மட்டுமல்ல, சில செயல்முறைத் தேவைகளின் கீழ் முழுமையான மோனோகிரிஸ்டலையும் வளர்க்க முடியாது. இதனால்தான் நேரடி-இழுப்பு மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் தொழில் வெப்பப் புல வடிவமைப்பை மிகவும் முக்கிய தொழில்நுட்பமாகக் கருதுகிறது மற்றும் வெப்பப் புல ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டில் மிகப்பெரிய மனிதவளம் மற்றும் பொருள் வளங்களை முதலீடு செய்கிறது.

வெப்ப அமைப்பு பல்வேறு வெப்ப புலப் பொருட்களால் ஆனது. வெப்ப புலத்தில் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்களை மட்டுமே நாங்கள் சுருக்கமாக அறிமுகப்படுத்துகிறோம். வெப்ப புலத்தில் வெப்பநிலை பரவல் மற்றும் படிக இழுப்பில் அதன் தாக்கத்தைப் பொறுத்தவரை, அதை இங்கே பகுப்பாய்வு செய்ய மாட்டோம். வெப்ப புலப் பொருள் என்பது படிக வளர்ச்சியின் வெற்றிட உலை அறையில் உள்ள கட்டமைப்பு மற்றும் வெப்ப காப்புப் பகுதியைக் குறிக்கிறது, இது குறைக்கடத்தி உருகல் மற்றும் படிகத்தைச் சுற்றி பொருத்தமான வெப்பநிலை விநியோகத்தை உருவாக்குவதற்கு அவசியம்.

1. வெப்ப புல அமைப்பு பொருள்

மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கானை வளர்ப்பதற்கான நேரடி-இழுப்பு முறைக்கு அடிப்படை துணைப் பொருள் உயர்-தூய்மை கிராஃபைட் ஆகும். நவீன தொழில்துறையில் கிராஃபைட் பொருட்கள் மிக முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. அவை வெப்ப புல கட்டமைப்பு கூறுகளாகப் பயன்படுத்தப்படலாம், எடுத்துக்காட்டாகஹீட்டர்கள், வழிகாட்டி குழாய்கள், சிலுவை, சோக்ரால்ஸ்கி முறை மூலம் மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கானை தயாரிப்பதில் காப்பு குழாய்கள், சிலுவை தட்டுகள் போன்றவை.

கிராஃபைட் பொருட்கள்பெரிய அளவில் தயாரிக்க எளிதானது, பதப்படுத்தப்படலாம் மற்றும் அதிக வெப்பநிலையை எதிர்க்கும் என்பதால் அவை தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றன. வைரம் அல்லது கிராஃபைட் வடிவத்தில் உள்ள கார்பன் எந்த உறுப்பு அல்லது சேர்மத்தை விடவும் அதிக உருகுநிலையைக் கொண்டுள்ளது. கிராஃபைட் பொருட்கள் மிகவும் வலுவானவை, குறிப்பாக அதிக வெப்பநிலையில், மேலும் அவற்றின் மின் மற்றும் வெப்ப கடத்துத்திறனும் மிகவும் நல்லது. அதன் மின் கடத்துத்திறன் அதை ஒரு பொருளாகப் பயன்படுத்த ஏற்றதாக ஆக்குகிறது.ஹீட்டர்பொருள். இது திருப்திகரமான வெப்ப கடத்துத்திறன் குணகத்தைக் கொண்டுள்ளது, இது ஹீட்டரால் உருவாக்கப்படும் வெப்பத்தை சிலுவை மற்றும் வெப்பப் புலத்தின் பிற பகுதிகளுக்கு சமமாக விநியோகிக்க அனுமதிக்கிறது. இருப்பினும், அதிக வெப்பநிலையில், குறிப்பாக நீண்ட தூரங்களுக்கு, முக்கிய வெப்ப பரிமாற்ற முறை கதிர்வீச்சு ஆகும்.

கிராஃபைட் பாகங்கள் ஆரம்பத்தில் ஒரு பைண்டருடன் கலக்கப்பட்டு, வெளியேற்றம் அல்லது ஐசோஸ்டேடிக் அழுத்துவதன் மூலம் உருவாக்கப்படுகின்றன. உயர்தர கிராஃபைட் பாகங்கள் பொதுவாக ஐசோஸ்டேடிக் முறையில் அழுத்தப்படுகின்றன. முழு துண்டும் முதலில் கார்பனேற்றம் செய்யப்பட்டு பின்னர் மிக அதிக வெப்பநிலையில், 3000°C க்கு அருகில் கிராஃபைட் செய்யப்படுகிறது. இந்த முழு துண்டுகளிலிருந்து பதப்படுத்தப்பட்ட பாகங்கள் பொதுவாக குளோரின் கொண்ட வளிமண்டலத்தில் அதிக வெப்பநிலையில் சுத்திகரிக்கப்படுகின்றன, இதனால் குறைக்கடத்தித் தொழிலின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய உலோக மாசுபாட்டை நீக்குகின்றன. இருப்பினும், சரியான சுத்திகரிப்புக்குப் பிறகும், உலோக மாசுபாட்டின் அளவு சிலிக்கான் மோனோகிரிஸ்டலின் பொருட்களுக்கு அனுமதிக்கப்பட்டதை விட பல மடங்கு அதிகமாக உள்ளது. எனவே, வெப்ப புல வடிவமைப்பில் இந்த கூறுகள் உருகுதல் அல்லது படிக மேற்பரப்பில் நுழைவதைத் தடுக்க கவனமாக இருக்க வேண்டும்.

கிராஃபைட் பொருட்கள் சிறிதளவு ஊடுருவக்கூடியவை, இதனால் உள்ளே மீதமுள்ள உலோகம் மேற்பரப்பை அடைவது எளிதாகிறது. கூடுதலாக, கிராஃபைட் மேற்பரப்பைச் சுற்றியுள்ள சுத்திகரிப்பு வாயுவில் இருக்கும் சிலிக்கான் மோனாக்சைடு பெரும்பாலான பொருட்களுக்குள் ஊடுருவி வினைபுரியும்.

ஆரம்பகால மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் உலை ஹீட்டர்கள் டங்ஸ்டன் மற்றும் மாலிப்டினம் போன்ற பயனற்ற உலோகங்களால் செய்யப்பட்டன. கிராஃபைட் செயலாக்க தொழில்நுட்பத்தின் அதிகரித்து வரும் முதிர்ச்சியுடன், கிராஃபைட் கூறுகளுக்கு இடையிலான இணைப்பின் மின் பண்புகள் நிலையானதாகிவிட்டன, மேலும் மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் உலை ஹீட்டர்கள் டங்ஸ்டன், மாலிப்டினம் மற்றும் பிற பொருள் ஹீட்டர்களை முற்றிலுமாக மாற்றியுள்ளன. தற்போது, ​​மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் கிராஃபைட் பொருள் ஐசோஸ்டேடிக் கிராஃபைட் ஆகும். எனது நாட்டின் ஐசோஸ்டேடிக் கிராஃபைட் தயாரிப்பு தொழில்நுட்பம் ஒப்பீட்டளவில் பின்தங்கியதாக உள்ளது, மேலும் உள்நாட்டு ஒளிமின்னழுத்தத் தொழிலில் பயன்படுத்தப்படும் பெரும்பாலான கிராஃபைட் பொருட்கள் வெளிநாட்டிலிருந்து இறக்குமதி செய்யப்படுகின்றன. வெளிநாட்டு ஐசோஸ்டேடிக் கிராஃபைட் உற்பத்தியாளர்களில் முக்கியமாக ஜெர்மனியின் SGL, ஜப்பானின் டோக்காய் கார்பன், ஜப்பானின் டோயோ டான்சோ போன்றவை அடங்கும். சோக்ரால்ஸ்கி மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் உலைகளில், C/C கூட்டுப் பொருட்கள் சில நேரங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் அவை போல்ட், நட்டுகள், சிலுவை, சுமை தகடுகள் மற்றும் பிற கூறுகளை உற்பத்தி செய்யப் பயன்படுத்தத் தொடங்கியுள்ளன. கார்பன்/கார்பன் (C/C) கலவைகள் என்பது கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட கார்பன் அடிப்படையிலான கலவைகளாகும், அவை அதிக குறிப்பிட்ட வலிமை, அதிக குறிப்பிட்ட மாடுலஸ், குறைந்த வெப்ப விரிவாக்க குணகம், நல்ல மின் கடத்துத்திறன், அதிக எலும்பு முறிவு கடினத்தன்மை, குறைந்த குறிப்பிட்ட ஈர்ப்பு, வெப்ப அதிர்ச்சி எதிர்ப்பு, அரிப்பு எதிர்ப்பு மற்றும் அதிக வெப்பநிலை எதிர்ப்பு போன்ற சிறந்த பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன. தற்போது, ​​அவை விண்வெளி, பந்தயம், உயிரி பொருட்கள் மற்றும் பிற துறைகளில் புதிய உயர்-வெப்பநிலை எதிர்ப்பு கட்டமைப்பு பொருட்களாக பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. தற்போது, ​​உள்நாட்டு C/C கலவைகள் எதிர்கொள்ளும் முக்கிய இடையூறுகள் இன்னும் செலவு மற்றும் தொழில்மயமாக்கல் சிக்கல்கள் ஆகும்.

வெப்ப புலங்களை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படும் பல பிற பொருட்களும் உள்ளன. கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட கிராஃபைட் சிறந்த இயந்திர பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது; ஆனால் இது அதிக விலை கொண்டது மற்றும் வடிவமைப்பிற்கான பிற தேவைகளையும் கொண்டுள்ளது.சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC)பல அம்சங்களில் கிராஃபைட்டை விட சிறந்த பொருளாகும், ஆனால் இது மிகவும் விலை உயர்ந்தது மற்றும் பெரிய அளவிலான பாகங்களைத் தயாரிப்பது கடினம். இருப்பினும், SiC பெரும்பாலும் ஒருCVD பூச்சுஅரிக்கும் சிலிக்கான் மோனாக்சைடு வாயுவுக்கு வெளிப்படும் கிராஃபைட் பாகங்களின் ஆயுளை அதிகரிக்கவும், கிராஃபைட்டிலிருந்து மாசுபடுவதையும் குறைக்கவும் முடியும். அடர்த்தியான CVD சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சு, நுண்துளை கிராஃபைட் பொருளுக்குள் உள்ள மாசுபடுத்திகள் மேற்பரப்பை அடைவதை திறம்பட தடுக்கிறது.

மற்றொன்று CVD கார்பன், இது கிராஃபைட் பகுதிக்கு மேலே ஒரு அடர்த்தியான அடுக்கையும் உருவாக்க முடியும். மாலிப்டினம் அல்லது சுற்றுச்சூழலுடன் இணைந்து வாழக்கூடிய பீங்கான் பொருட்கள் போன்ற பிற உயர் வெப்பநிலை எதிர்ப்புப் பொருட்களை உருகலை மாசுபடுத்தும் ஆபத்து இல்லாத இடங்களில் பயன்படுத்தலாம். இருப்பினும், ஆக்சைடு மட்பாண்டங்கள் பொதுவாக அதிக வெப்பநிலையில் கிராஃபைட் பொருட்களுக்கு அவற்றின் பொருந்தக்கூடிய தன்மையில் குறைவாகவே உள்ளன, மேலும் காப்பு தேவைப்பட்டால் வேறு சில விருப்பங்கள் உள்ளன. ஒன்று அறுகோண போரான் நைட்ரைடு (சில நேரங்களில் ஒத்த பண்புகள் காரணமாக வெள்ளை கிராஃபைட் என்று அழைக்கப்படுகிறது), ஆனால் இயந்திர பண்புகள் மோசமாக உள்ளன. மாலிப்டினம் பொதுவாக அதன் மிதமான விலை, சிலிக்கான் படிகங்களில் குறைந்த பரவல் விகிதம் மற்றும் சுமார் 5×108 என்ற மிகக் குறைந்த பிரிப்பு குணகம் காரணமாக அதிக வெப்பநிலை சூழ்நிலைகளுக்கு நியாயமான முறையில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது படிக அமைப்பை அழிக்கும் முன் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு மாலிப்டினம் மாசுபாட்டை அனுமதிக்கிறது.

2. வெப்ப காப்பு பொருட்கள்

மிகவும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் காப்புப் பொருள் பல்வேறு வடிவங்களில் உள்ள கார்பன் ஃபீல்ட் ஆகும். கார்பன் ஃபீல்ட் மெல்லிய இழைகளால் ஆனது, அவை குறுகிய தூரத்தில் வெப்ப கதிர்வீச்சை பல முறை தடுப்பதால் காப்புப் பொருளாக செயல்படுகின்றன. மென்மையான கார்பன் ஃபீல்ட் ஒப்பீட்டளவில் மெல்லிய பொருளின் தாள்களாக நெய்யப்படுகிறது, பின்னர் அவை விரும்பிய வடிவத்தில் வெட்டப்பட்டு ஒரு நியாயமான ஆரத்தில் இறுக்கமாக வளைக்கப்படுகின்றன. குணப்படுத்தப்பட்ட ஃபீல்ட்கள் ஒத்த ஃபைபர் பொருட்களால் ஆனவை, மேலும் சிதறடிக்கப்பட்ட இழைகளை மிகவும் திடமான மற்றும் வடிவ பொருளாக இணைக்க கார்பன் கொண்ட பைண்டர் பயன்படுத்தப்படுகிறது. பைண்டருக்குப் பதிலாக கார்பனின் வேதியியல் நீராவி படிவைப் பயன்படுத்துவது பொருளின் இயந்திர பண்புகளை மேம்படுத்தலாம்.

பொதுவாக, வெப்ப காப்பு க்யூரிங் ஃபீல்ட்டின் வெளிப்புற மேற்பரப்பு அரிப்பு மற்றும் தேய்மானம் மற்றும் துகள் மாசுபாட்டைக் குறைக்க தொடர்ச்சியான கிராஃபைட் பூச்சு அல்லது படலத்தால் பூசப்படுகிறது. கார்பன் நுரை போன்ற பிற வகையான கார்பன் அடிப்படையிலான வெப்ப காப்புப் பொருட்களும் உள்ளன. பொதுவாக, கிராஃபைட்டேஷன் இழைகளின் மேற்பரப்புப் பகுதியை வெகுவாகக் குறைக்கிறது என்பதால், கிராஃபைட்டேஷன் செய்யப்பட்ட பொருட்கள் வெளிப்படையாக விரும்பப்படுகின்றன. இந்த உயர்-மேற்பரப்பு-பகுதி பொருட்களின் வாயு வெளியேற்றம் வெகுவாகக் குறைக்கப்படுகிறது, மேலும் உலையை பொருத்தமான வெற்றிடத்திற்கு பம்ப் செய்ய குறைந்த நேரம் எடுக்கும். மற்றொன்று C/C கலப்புப் பொருள், இது லேசான எடை, அதிக சேத சகிப்புத்தன்மை மற்றும் அதிக வலிமை போன்ற சிறந்த பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. கிராஃபைட் பாகங்களை மாற்ற வெப்ப புலங்களில் பயன்படுத்தப்படுவது கிராஃபைட் பாகங்களை மாற்றுவதற்கான அதிர்வெண்ணைக் கணிசமாகக் குறைக்கிறது, மோனோகிரிஸ்டலின் தரம் மற்றும் உற்பத்தி நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது.

மூலப்பொருள் வகைப்பாட்டின் படி, கார்பன் ஃபீல்டை பாலிஅக்ரிலோனிட்ரைல் அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபீல், விஸ்கோஸ் அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபீல் மற்றும் பிட்ச் அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபீல் எனப் பிரிக்கலாம்.
பாலிஅக்ரிலோனிட்ரைல் அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபீல்டில் அதிக சாம்பல் உள்ளடக்கம் உள்ளது. அதிக வெப்பநிலை சிகிச்சைக்குப் பிறகு, ஒற்றை இழை உடையக்கூடியதாக மாறும். செயல்பாட்டின் போது, ​​உலை சூழலை மாசுபடுத்த தூசியை உருவாக்குவது எளிது. அதே நேரத்தில், ஃபைபர் மனித உடலின் துளைகள் மற்றும் சுவாசக் குழாயில் எளிதில் நுழையும், இது மனித ஆரோக்கியத்திற்கு தீங்கு விளைவிக்கும். விஸ்கோஸ் அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபீல்ட் நல்ல வெப்ப காப்பு செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது. வெப்ப சிகிச்சைக்குப் பிறகு இது ஒப்பீட்டளவில் மென்மையானது மற்றும் தூசியை உருவாக்குவது எளிதல்ல. இருப்பினும், விஸ்கோஸ் அடிப்படையிலான மூல இழையின் குறுக்குவெட்டு ஒழுங்கற்றது, மேலும் ஃபைபர் மேற்பரப்பில் பல பள்ளங்கள் உள்ளன. CZ சிலிக்கான் உலையின் ஆக்ஸிஜனேற்ற வளிமண்டலத்தின் கீழ் C02 போன்ற வாயுக்களை உருவாக்குவது எளிது, இதனால் மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் பொருளில் ஆக்ஸிஜன் மற்றும் கார்பன் கூறுகள் படிந்து விழுகின்றன. முக்கிய உற்பத்தியாளர்களில் ஜெர்மன் SGL மற்றும் பிற நிறுவனங்கள் அடங்கும். தற்போது, ​​குறைக்கடத்தி மோனோகிரிஸ்டலின் துறையில் மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுவது பிட்ச் அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபீல் ஆகும், இது விஸ்கோஸ் அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபீலை விட மோசமான வெப்ப காப்பு செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் பிட்ச் அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபீல்ட் அதிக தூய்மை மற்றும் குறைந்த தூசி உமிழ்வைக் கொண்டுள்ளது. உற்பத்தியாளர்களில் ஜப்பானின் குரேஹா கெமிக்கல் மற்றும் ஒசாகா கேஸ் ஆகியவை அடங்கும்.
கார்பன் ஃபீல்டின் வடிவம் நிலையானதாக இல்லாததால், அதை இயக்குவதற்கு சிரமமாக உள்ளது. இப்போது பல நிறுவனங்கள் கார்பன் ஃபீல்ட்-குணப்படுத்தப்பட்ட கார்பன் ஃபீல்டை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு புதிய வெப்ப காப்புப் பொருளை உருவாக்கியுள்ளன. ஹார்ட் ஃபீல்ட் என்றும் அழைக்கப்படும் குணப்படுத்தப்பட்ட கார்பன் ஃபீல்ட், மென்மையான ஃபீல்ட் பிசினுடன் செறிவூட்டப்பட்டு, லேமினேட் செய்யப்பட்டு, குணப்படுத்தப்பட்டு, கார்பனேற்றப்பட்ட பிறகு ஒரு குறிப்பிட்ட வடிவம் மற்றும் தன்னிறைவு பண்பு கொண்ட கார்பன் ஃபீல்ட் ஆகும்.

மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கானின் வளர்ச்சித் தரம் நேரடியாக வெப்ப சூழலால் பாதிக்கப்படுகிறது, மேலும் கார்பன் ஃபைபர் வெப்ப காப்புப் பொருட்கள் இந்த சூழலில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. கார்பன் ஃபைபர் வெப்ப காப்பு மென்மையான ஃபீல்ட் அதன் செலவு நன்மை, சிறந்த வெப்ப காப்பு விளைவு, நெகிழ்வான வடிவமைப்பு மற்றும் தனிப்பயனாக்கக்கூடிய வடிவம் காரணமாக ஃபோட்டோவோல்டாயிக் குறைக்கடத்தித் துறையில் இன்னும் குறிப்பிடத்தக்க நன்மையைக் கொண்டுள்ளது. கூடுதலாக, கார்பன் ஃபைபர் கடின வெப்ப காப்பு ஃபீல்ட் அதன் குறிப்பிட்ட வலிமை மற்றும் அதிக செயல்பாட்டுத்தன்மை காரணமாக வெப்ப புலப் பொருள் சந்தையில் அதிக வளர்ச்சி இடத்தைக் கொண்டிருக்கும். வெப்ப காப்புப் பொருட்கள் துறையில் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டிற்கும், ஃபோட்டோவோல்டாயிக் குறைக்கடத்தித் துறையின் செழிப்பு மற்றும் வளர்ச்சியை ஊக்குவிக்க தயாரிப்பு செயல்திறனை தொடர்ந்து மேம்படுத்துவதற்கும் நாங்கள் உறுதிபூண்டுள்ளோம்.