Раванди афзоиши кремнийи монокристаллӣ пурра дар майдони гармӣ анҷом дода мешавад. Майдони хуби гармӣ ба беҳтар шудани сифати кристаллҳо мусоидат мекунад ва самаранокии баланди кристаллизатсия дорад. Тарроҳии майдони гармӣ асосан тағйироти градиентҳои ҳароратро дар майдони гармии динамикӣ ва ҷараёни газро дар камераи кӯра муайян мекунад. Тафовути маводҳои истифодашуда дар майдони гармӣ мустақиман мӯҳлати хидмати майдони гармиро муайян мекунад. Майдони гармии номуносиб на танҳо парвариши кристаллҳоеро, ки ба талаботи сифат ҷавобгӯ мебошанд, душвор мекунад, балки инчунин наметавонад дар шароити муайяни талаботҳои раванд монокристаллии пурра парвариш кунад. Аз ин рӯ, саноати кремнийи монокристаллии мустақим тарҳрезии майдони гармиро ҳамчун технологияи асосӣ мешуморад ва захираҳои бузурги қувваи корӣ ва моддиро барои таҳқиқот ва рушди майдони гармӣ сармоягузорӣ мекунад.
Системаи гармидиҳӣ аз маводҳои гуногуни майдони гармидиҳӣ иборат аст. Мо танҳо маводҳои истифодашударо дар майдони гармидиҳӣ мухтасар муаррифӣ мекунем. Дар мавриди тақсимоти ҳарорат дар майдони гармидиҳӣ ва таъсири он ба кашиши кристалл, мо онро дар ин ҷо таҳлил намекунем. Маводи майдони гармидиҳӣ ба сохтор ва қисми изолятсияи гармидиҳӣ дар камераи кӯраи вакуумии афзоиши кристалл ишора мекунад, ки барои эҷоди тақсимоти мувофиқи ҳарорат дар атрофи гудохта ва кристалли нимноқил муҳим аст.
1. Маводи сохтори майдони гармӣ
Маводи асосии ёрирасон барои усули мустақиман кашидани парвариши кремнийи монокристаллӣ графити тозагии баланд мебошад. Маводҳои графитӣ дар саноати муосир нақши хеле муҳим доранд. Онҳоро ҳамчун ҷузъҳои сохтории майдони гармӣ, ба монанди... истифода бурдан мумкин аст.гармкунакҳо, найчаҳои роҳнамо, тачоҳҳо, найчаҳои изолятсия, табақчаҳои тигель ва ғайра дар тайёр кардани кремнийи монокристаллӣ бо усули Чохралски.
Маводҳои графитӣинтихоб карда мешаванд, зеро онҳоро дар ҳаҷми калон тайёр кардан осон аст, коркард кардан мумкин аст ва ба ҳарорати баланд тобовар аст. Карбон дар шакли алмос ё графит нисбат ба ҳама гуна элемент ё пайвастагӣ нуқтаи обшавии баландтар дорад. Маводҳои графитӣ, махсусан дар ҳарорати баланд, хеле қавӣ мебошанд ва гузариши барқӣ ва гармии онҳо низ хеле хуб аст. Гузаронидани барқии он онро ҳамчун ... мувофиқ мегардонад.гармкунакмавод. Он дорои коэффисиенти қаноатбахши гармигузаронӣ мебошад, ки имкон медиҳад, ки гармии ҳосилшуда аз ҷониби гармкунак ба таври баробар ба тигель ва дигар қисмҳои майдони гармӣ тақсим карда шавад. Аммо, дар ҳарорати баланд, махсусан дар масофаҳои дур, усули асосии интиқоли гармӣ радиатсия мебошад.
Қисмҳои графитӣ дар аввал аз зарраҳои майдаи карбонӣ бо пайвандкунанда омехта карда шуда, бо роҳи экструзия ё пахшкунии изостатикӣ ташкил карда мешаванд. Қисмҳои графити баландсифат одатан ба таври изостатикӣ пахш карда мешаванд. Тамоми қисм аввал карбонизатсия карда мешавад ва сипас дар ҳарорати хеле баланд, наздик ба 3000°C, графитизатсия карда мешавад. Қисмҳое, ки аз ин қисмҳои пурра коркард мешаванд, одатан дар атмосфераи дорои хлор дар ҳарорати баланд тоза карда мешаванд, то ифлосшавии металлро барои қонеъ кардани талаботи саноати нимноқилҳо тоза кунанд. Аммо, ҳатто пас аз тозакунии дуруст, сатҳи ифлосшавии металл нисбат ба маводҳои монокристаллии кремний якчанд маротиба зиёдтар аст. Аз ин рӯ, ҳангоми тарҳрезии майдони гармӣ бояд эҳтиёткор бошад, то аз ворид шудани ифлосшавии ин ҷузъҳо ба сатҳи гудохта ё кристалл пешгирӣ карда шавад.
Маводҳои графитӣ каме гузарандаанд, ки ба осонӣ ба сатҳи боқимондаи металл дар дохил мерасад. Илова бар ин, оксиди кремний, ки дар гази тозакунанда дар атрофи сатҳи графит мавҷуд аст, метавонад ба аксари маводҳо ворид шуда, реаксия кунад.
Гармкунакҳои аввалини силиконии монокристаллӣ аз металлҳои оташгиранда, ба монанди волфрам ва молибден сохта мешуданд. Бо рушди технологияи коркарди графит, хосиятҳои электрикии пайвастшавӣ байни ҷузъҳои графит устувор шуданд ва гармкунакҳои силиконии монокристаллӣ гармкунакҳои волфрам, молибден ва дигар маводҳоро пурра иваз карданд. Дар айни замон, маводи графитии маъмултарин графит графити изостатикӣ мебошад. Технологияи тайёр кардани графити изостатикии кишвари ман нисбатан қафо мондааст ва аксари маводҳои графитие, ки дар саноати фотоэлектрикии ватанӣ истифода мешаванд, аз хориҷа ворид карда мешаванд. Истеҳсолкунандагони графити изостатикии хориҷӣ асосан SGL-и Олмон, Tokai Carbon-и Ҷопон, Toyo Tanso-и Ҷопон ва ғайраро дар бар мегиранд. Дар кӯраҳои силиконии монокристаллии Чочралски баъзан маводҳои композитии C/C истифода мешаванд ва онҳо барои истеҳсоли болтҳо, гайкаҳо, тигельҳо, плитаҳои боркунӣ ва дигар ҷузъҳо истифода мешаванд. Композитҳои карбон/карбон (C/C) композитҳои карбонии бо нахи карбон тақвиятёфта мебошанд, ки як қатор хосиятҳои аъло, аз қабили қувваи хоси баланд, модули хоси баланд, коэффитсиенти пасти васеъшавии гармӣ, гузаронандагии хуби барқӣ, устувории баланди шикастан, вазнинии хоси паст, муқовимат ба зарбаи гармӣ, муқовимат ба зангзанӣ ва муқовимат ба ҳарорати баланд доранд. Дар айни замон, онҳо дар соҳаҳои кайҳонӣ, пойга, биоматериалҳо ва дигар соҳаҳо ҳамчун маводҳои нави сохтории тобовар ба ҳарорати баланд истифода мешаванд. Дар айни замон, монеаҳои асосии композитҳои ватании C/C то ҳол масъалаҳои арзиш ва саноатсозӣ мебошанд.
Барои сохтани майдонҳои гармӣ бисёр маводҳои дигар истифода мешаванд. Графити бо нахҳои карбон тақвиятёфта хосиятҳои механикии беҳтар дорад; аммо он гаронтар аст ва барои тарроҳӣ талаботи дигар дорад.Карбиди кремний (SiC)аз бисёр ҷиҳат аз графит маводи беҳтар аст, аммо тайёр кардани қисмҳои калонҳаҷм хеле гаронтар ва душвортар аст. Аммо, SiC аксар вақт ҳамчунПӯшиши CVDбарои дароз кардани мӯҳлати истифодаи қисмҳои графити, ки ба гази зангзанандаи оксиди кремний дучор мешаванд, ва инчунин метавонад ифлосшавии графитро кам кунад. Пӯшиши зичии карбиди кремнийи CVD самаранок пешгирӣ мекунад, ки ифлоскунандаҳо дар дохили маводи графити микросӯрохдор ба сатҳ расанд.
Дигаре карбони CVD аст, ки метавонад қабати зичро дар болои қисми графит ташкил диҳад. Маводҳои дигари ба ҳарорати баланд тобовар, ба монанди молибден ё маводҳои сафолӣ, ки метавонанд бо муҳити зист якҷоя зиндагӣ кунанд, метавонанд дар ҷойҳое истифода шаванд, ки хатари ифлосшавии обшавии об вуҷуд надорад. Аммо, сафолҳои оксидӣ одатан дар татбиқи онҳо барои маводҳои графитӣ дар ҳарорати баланд маҳдуданд ва агар изолятсия лозим бошад, имконоти дигаре каманд. Яке аз онҳо нитриди бор шашкунҷа аст (баъзан аз сабаби хосиятҳои монанд графити сафед номида мешавад), аммо хосиятҳои механикии он суст мебошанд. Молибден одатан барои ҳолатҳои ҳарорати баланд мувофиқ истифода мешавад, зеро арзиши миёна, суръати пасти диффузия дар кристаллҳои кремний ва коэффисиенти хеле пасти ҷудошавии тақрибан 5×108 дорад, ки имкон медиҳад, ки пеш аз вайрон кардани сохтори кристалл миқдори муайяни ифлосшавии молибден ба амал ояд.
2. Маводҳои гармидиҳӣ
Маводи изолятсияи маъмултарин намадҳои карбонӣ дар шаклҳои гуногун мебошанд. Намадҳои карбонӣ аз нахҳои тунук сохта шудаанд, ки ҳамчун изолятсия амал мекунанд, зеро онҳо радиатсияи гармиро дар масофаи кӯтоҳ чандин маротиба бозмедоранд. Намадҳои нарми карбонӣ ба варақаҳои нисбатан тунуки мавод бофта мешаванд, ки сипас ба шакли дилхоҳ бурида ва ба радиуси мувофиқ сахт хам карда мешаванд. Намадҳои хушкшуда аз маводҳои нахи монанд иборатанд ва барои пайваст кардани нахҳои пароканда ба ашёи сахттар ва шаклдор пайвандкунандаи карбон истифода мешавад. Истифодаи ҷойгиркунии буғи кимиёвии карбон ба ҷои пайвандкунанда метавонад хосиятҳои механикии маводро беҳтар созад.
Одатан, сатҳи берунии намадҳои гармидиҳии изолятсия бо рӯйпӯши графитӣ ё фолгаи пайваста пӯшонида мешавад, то эрозия ва фарсудашавӣ, инчунин ифлосшавии зарраҳоро кам кунад. Намудҳои дигари маводҳои гармидиҳии карбонӣ низ мавҷуданд, ба монанди кафки карбон. Умуман, маводҳои графитизатсияшуда бешубҳа бартарӣ доранд, зеро графитизатсия масоҳати сатҳи нахро ба таври назаррас коҳиш медиҳад. Партови ин маводҳои сатҳи баланд хеле кам мешавад ва барои интиқоли кӯра ба вакууми мувофиқ вақти камтар лозим аст. Дигаре маводи композитии C/C мебошад, ки дорои хусусиятҳои барҷаста ба монанди вазни сабук, таҳаммулпазирии баланди зарар ва мустаҳкамии баланд мебошад. Истифодаи он дар майдонҳои гармӣ барои иваз кардани қисмҳои графитӣ басомади иваз кардани қисмҳои графитиро ба таври назаррас коҳиш медиҳад, сифати монокристаллӣ ва устувории истеҳсолотро беҳтар мекунад.
Мувофиқи таснифоти ашёи хом, намади карбонро ба намади карбонии полиакрилонитрил, намади карбонии вискоза ва намади карбонии қатрон тақсим кардан мумкин аст.
Намадҳои карбонии полиакрилонитрил миқдори зиёди хокистар доранд. Пас аз коркарди ҳарорати баланд, нахи ягона шикананда мешавад. Ҳангоми кор, ба осонӣ чангу ғубор пайдо мешавад, ки муҳити кӯраро ифлос мекунад. Дар айни замон, нах метавонад ба осонӣ ба сӯрохиҳо ва роҳҳои нафасии бадани инсон ворид шавад, ки ба саломатии инсон зараровар аст. Намадҳои карбонии вискоза дорои сифати хуби гармидиҳӣ мебошанд. Пас аз коркарди гармӣ он нисбатан нарм аст ва ба вуҷуд овардани чанг осон нест. Аммо, буриши арзии нахи хоми вискоза номунтазам аст ва дар сатҳи нах чуқуриҳои зиёде мавҷуданд. Дар зери атмосфераи оксидкунандаи кӯраи силиконии CZ ба вуҷуд овардани газҳо ба монанди C02 осон аст, ки боиси боришоти оксиген ва унсурҳои карбон дар маводи силиконии монокристаллӣ мегардад. Истеҳсолкунандагони асосӣ SGL-и Олмон ва дигар ширкатҳоро дар бар мегиранд. Дар айни замон, дар саноати монокристаллии нимноқилҳо намадҳои карбонии қатронӣ васеъ истифода мешаванд, ки нисбат ба намадҳои карбонии вискозаӣ сифати гармидиҳии бадтар дорад, аммо намадҳои карбонии қатронӣ покии баландтар ва партовҳои камтари чанг доранд. Истеҳсолкунандагон ширкатҳои Kureha Chemical ва Osaka Gas-и Ҷопонро дар бар мегиранд.
Азбаски шакли намади карбонӣ муқаррар нашудааст, истифодааш нороҳат аст. Ҳоло бисёр ширкатҳо маводи нави изолятсияи гармиро дар асоси намади карбонии бо намади карбонӣ коркард кардаанд. Намади карбонии бо намади сахт низ номида мешавад, намади карбонӣ аст, ки пас аз он ки намади нарм бо қатрон пур карда мешавад, ламинатсия карда мешавад, бо маҳлулҳои сахт ва карбонӣ пур карда мешавад, шакли муайян ва хосияти худнигоҳдорӣ дорад.
Сифати афзоиши кремнийи монокристаллӣ мустақиман аз муҳити гармӣ таъсир мегирад ва маводҳои изолятсияи гармии нахи карбон дар ин муҳит нақши калидӣ доранд. Намади нарми изолятсияи гармии нахи карбон то ҳол дар саноати нимноқилҳои фотоэлектрикӣ бартарии назаррас дорад, зеро он бартарии арзиш, таъсири изолятсияи гармии аъло, тарҳи чандир ва шакли танзимшаванда дорад. Илова бар ин, намади изолятсияи гармии сахти нахи карбон дар бозори маводи майдони гармӣ фазои бештари рушд хоҳад дошт, зеро он қуввати муайян ва қобилияти баланди коршоямии худро дорад. Мо ба таҳқиқот ва таҳия дар соҳаи маводҳои изолятсияи гармӣ содиқем ва пайваста самаранокии маҳсулотро барои пешбурди шукуфоӣ ва рушди саноати нимноқилҳои фотоэлектрикӣ беҳтар мекунем.
Вақти нашр: 12 июни соли 2024