Monokristal kremniýiň ösüş prosesi doly termal meýdanda amala aşyrylýar. Gowy termal meýdan kristallaryň hilini ýokarlandyrmaga ýardam edýär we has ýokary kristallaşma netijeliligine eýedir. Termal meýdanyň dizaýny esasan dinamiki termal meýdandaky temperatura gradientleriniň üýtgemelerini we peç kamerasyndaky gazyň akymyny kesgitleýär. Termal meýdanda ulanylýan materiallaryň tapawudy termal meýdanyň hyzmat möhletini gönüden-göni kesgitleýär. Aňsat termal meýdan diňe bir hil talaplaryna laýyk gelýän kristallary ösdürmek kyn däl, eýsem belli bir proses talaplarynda doly monokristallary ösdürip hem bilmeýär. Şonuň üçin göni çekilýän monokristal kremniý senagaty termal meýdanyň dizaýnyny iň esasy tehnologiýa hasaplaýar we termal meýdanlaryň ylmy-barlag işlerine we işlenip düzülmegine uly işçi güýjüni we material serişdelerini maýa goýýar.
Termal ulgam dürli termal meýdan materiallaryndan ybarat. Biz termal meýdanda ulanylýan materiallary gysgaça tanyşdyrýarys. Termal meýdandaky temperatura paýlanyşy we onuň kristalyň çekilmegine täsiri barada bolsa, biz ony bu ýerde seljermeris. Termal meýdan materialy kristalyň ösüş kamerasyndaky gurluşa we termal izolýasiýa bölegine degişlidir, bu bolsa ýarymgeçiriji ergininiň we kristalyň töwereginde degişli temperatura paýlanyşyny döretmek üçin möhümdir.
1. Termal meýdanyň gurluş materialy
Monokristal kremniýi ösdürip ýetişdirmegiň gönüden-göni çekiş usuly üçin esasy goldaw materialy ýokary arassa grafitdir. Grafit materiallary häzirki zaman senagatynda örän möhüm rol oýnaýar. Olar ýylylyk meýdanynyň gurluş bölekleri hökmünde ulanylyp bilner, mysal üçingyzdyryjylar, ýol görkeziji turbalar, kreşlerÇozralski usuly bilen monokristal kremniý taýýarlamakda izolýasiýa turbalary, tigel tabaklary we ş.m.
Grafit materiallarysaýlanýar, sebäbi olary uly möçberde taýýarlamak aňsat, gaýtadan işlenip bolýar we ýokary temperatura çydamly. Almaz ýa-da grafit görnüşinde uglerod islendik elementden ýa-da birleşmeden has ýokary ereme nokadyna eýedir. Grafit materiallary, esasanam ýokary temperaturada gaty berkdir we olaryň elektrik we ýylylyk geçirijiligi hem gaty gowy. Onuň elektrik geçirijiligi ony ... hökmünde amatly edýär.ýyladyjymaterial. Ol kanagatlanarly ýylylyk geçirijilik koeffisiýentine eýedir, bu bolsa ýyladyjy tarapyndan öndürilýän ýylylygyň tigel we ýylylyk meýdanynyň beýleki böleklerine deň paýlanmagyna mümkinçilik berýär. Şeýle-de bolsa, ýokary temperaturada, esasanam uzak aralyklarda, esasy ýylylyk geçirijilik usuly radiasiýadyr.
Grafit bölekleri ilki baglaýjy bilen garyşdyrylyp, ekstruziýa ýa-da izostatik preslemek arkaly inçe uglerod bölejiklerinden ýasalýar. Ýokary hilli grafit bölekleri adatça izostatik preslenýär. Tutuş bölek ilki bilen kömürleşdirilýär, soňra bolsa örän ýokary temperaturada, 3000°C golaý temperaturada grafitlenýär. Bu tutuş böleklerden işlenen bölekler, adatça, ýarymgeçiriji senagatynyň talaplaryna laýyk gelmek üçin metal hapalanmasyny aýyrmak üçin ýokary temperaturada hlor saklaýan atmosferada arassalanýar. Şeýle-de bolsa, degişli arassalamadan soň hem, metal hapalanma derejesi kremniý monokristal materiallary üçin rugsat berilýän derejeden birnäçe esse ýokarydyr. Şonuň üçin, bu bölekleriň hapalanmagynyň eräge ýa-da kristal ýüzüne girmeginiň öňüni almak üçin termal meýdan dizaýnynda üns berilmelidir.
Grafit materiallary biraz geçirijiliklidir, bu bolsa içindäki galan metalyň ýüze çykmagyny aňsatlaşdyrýar. Mundan başga-da, grafit ýüzüniň töweregindäki arassalaýjy gazda bar bolan kremniý oksidi köp materiallara aralaşyp, reaksiýa girip bilýär.
Ilkinji monokristal kremniý peç gyzdyryjylary wolfram we molibden ýaly ot çydamly metallardan ýasalýardy. Grafit gaýtadan işlemek tehnologiýasynyň kämilleşmegi bilen, grafit bölekleriniň arasyndaky baglanyşygyň elektrik häsiýetleri durnukly boldy we monokristal kremniý peç gyzdyryjylary wolfram, molibden we beýleki materiallardan ýasalan gyzdyryjylaryň ornuny doly eýeledi. Häzirki wagtda iň köp ulanylýan grafit materialy izostatik grafitdir. Meniň ýurdumyň izostatik grafit taýýarlamak tehnologiýasy deňeşdirme boýunça yzagalak we ýerli fotowoltaik senagatynda ulanylýan grafit materiallarynyň köpüsi daşary ýurtlardan getirilýär. Daşary ýurtly izostatik grafit öndürijileriniň arasynda esasan Germaniýanyň SGL, Ýaponiýanyň Tokai Carbon, Ýaponiýanyň Toyo Tanso we ş.m. bar. Çozhralski monokristal kremniý peçlerinde käwagt C/C kompozit materiallary ulanylýar we olar boltlary, gaýkalary, tigelleri, ýük plitalaryny we beýleki bölekleri öndürmek üçin ulanylyp başlandy. Uglerod/uglerod (C/C) kompozitleri ýokary berklik, ýokary berklik moduly, pes termal giňelme koeffisiýenti, gowy elektrik geçirijiligi, ýokary döwülme berkligi, pes berklik, termal şok garşylygy, korroziýa garşylygy we ýokary temperatura garşylygy ýaly ajaýyp häsiýetlere eýe bolan uglerod süýümi bilen berkidilen uglerod esasly kompozitlerdir. Häzirki wagtda olar awiakosmosda, ýaryşlarda, biomateriallarda we beýleki ugurlarda täze ýokary temperatura çydamly gurluşyk materiallary hökmünde giňden ulanylýar. Häzirki wagtda ýerli C/C kompozitleriniň duçar bolýan esasy kynçylyklary henizem baha we senagatlaşdyrma meseleleri bolup durýar.
Termal meýdanlary döretmek üçin başga-da köp materiallar ulanylýar. Uglerod süýümi bilen berkidilen grafit has gowy mehaniki häsiýetlere eýedir; ýöne ol has gymmat we dizaýn üçin başga talaplara eýedir.Kremniý karbidi (SiC)köp babatda grafitden has gowy materialdyr, ýöne ol has gymmat we uly göwrümli bölekleri taýýarlamak kyn. Şeýle-de bolsa, SiC köplenç şeýle ulanylýarCVD örtügikorroziýaly kremniý oksidi gazyna sezewar bolan grafit bölekleriniň ömrüni uzaltmak we grafitden hapalanmagy azaltmak üçin. Dykyz CVD kremniý karbid örtügi mikrogözenekli grafit materialynyň içindäki hapalaryň ýüze ýetmeginiň öňüni netijeli alýar.
Başga biri CVD uglerodydyr, ol hem grafit böleginiň üstünde dykyz gatlak emele getirip biler. Daşky gurşaw bilen bilelikde ýaşap bilýän molibden ýa-da keramiki materiallar ýaly beýleki ýokary temperatura çydamly materiallar ereýän zadyň hapalanmak howpy bolmadyk ýerlerde ulanylyp bilner. Şeýle-de bolsa, oksid keramikalary, adatça, ýokary temperaturadaky grafit materiallaryna ulanmakda çäkli we izolýasiýa gerek bolsa, başga wariantlar az. Biri altyburçluk bor nitridi (käwagt meňzeş häsiýetleri sebäpli ak grafit diýlip atlandyrylýar), ýöne mehaniki häsiýetleri pes. Molibden, adatça, ortaça bahasy, kremniý kristallarynda pes diffuziýa tizligi we kristal gurluşyny ýok etmezden öň belli bir derejede molibden hapalanmagyna mümkinçilik berýän takmynan 5×108 segregasiýa koeffisiýenti sebäpli ýokary temperatura ýagdaýlarynda amatly ulanylýar.
2. Ýylylyk izolýasiýa materiallary
Iň köp ulanylýan izolýasiýa materialy dürli görnüşlerdäki uglerod keçesidir. Uglerod keçesi inçe süýümlerden ýasalýar, olar gysga aralykda termal radiasiýany birnäçe gezek blokirleýändigi üçin izolýasiýa hökmünde hereket edýär. Ýumşak uglerod keçesi deňeşdirme boýunça inçe materiallara örülýär, soňra olar islenýän görnüşe kesilýär we makul radiusa berk egilýär. Gutaran keçeler meňzeş süýüm materiallaryndan ýasalýar we dargaýan süýümleri has berk we şekilli obýekte birikdirmek üçin uglerod saklaýan baglaýjy ulanylýar. Baglaýjynyň ýerine uglerodyň himiki bug çökündisini ulanmak materialyň mehaniki häsiýetlerini gowulandyryp biler.
Adatça, ýylylyk izolýasiýasynyň berkidýän keçesiniň daşky ýüzi eroziýa we aşynma, şeýle hem bölejikleriň hapalanmagyny azaltmak üçin üznüksiz grafit örtügi ýa-da folga bilen örtülýär. Uglerod esasyndaky ýylylyk izolýasiýasynyň beýleki görnüşleri, meselem, uglerod köpügi hem bar. Umuman, grafitleşdirilen materiallar, elbetde, has gowy görülýär, sebäbi grafitleşdirilen materiallar süýümiň ýüz meýdanyny ep-esli azaldýar. Bu ýokary ýüz meýdanly materiallaryň gaz çykarylyşy ep-esli azaldylýar we peji degişli wakuuma pompalamak üçin az wagt gerek bolýar. Başga biri, ýeňil agram, ýokary zyýana çydamlylyk we ýokary berklik ýaly ajaýyp häsiýetlere eýe bolan C/C kompozit materialdyr. Grafit böleklerini çalşyrmak üçin ýylylyk meýdanlarynda ulanmak grafit böleklerini çalşyrmagyň ýygylygyny ep-esli azaldýar, monokristal hilini we önümçilik durnuklylygyny gowulandyrýar.
Çig malyň klassifikasiýasyna görä, uglerodly keçäni poliakrilonitril esasly uglerodly keçä, wiskoza esasly uglerodly keçä we pillek esasly uglerodly keçä bölmek bolýar.
Poliakrilonitril esasly uglerodly keçe külüň köp mukdaryna eýedir. Ýokary temperaturada işlenilenden soň, ýeke süýüm döwülýär. Iş wagtynda peç gurşawyny hapalamak üçin tozan emele getirmek aňsat. Şol bir wagtyň özünde, süýüm adam bedeniniň gözeneklerine we dem alyş ýollaryna aňsatlyk bilen girip biler, bu bolsa adam saglygyna zyýanlydyr. Wiskoza esasly uglerodly keçe gowy ýylylyk izolýasiýa ukybyna eýedir. Ol ýylylyk bilen işlenilenden soň deňeşdirme boýunça ýumşak bolýar we tozan emele getirmek aňsat däl. Şeýle-de bolsa, wiskoza esasly çig süýümiň kese kesimi düzgünsiz we süýümiň ýüzünde köp oýuklar bar. CZ kremniý pejiniň oksidleýji atmosferasynyň aşagynda C02 ýaly gazlary döretmek aňsat, bu bolsa monokristal kremniý materialynda kislorodyň we uglerod elementleriniň çökmegine sebäp bolýar. Esasy öndürijileriň arasynda Germaniýanyň SGL we beýleki kompaniýalar bar. Häzirki wagtda ýarymgeçiriji monokristal senagatynda iň köp ulanylýan zat wiskoza esasly uglerodly keçeden has ýaramaz ýylylyk izolýasiýa ukybyna eýe bolan çöp esasly uglerodly keçedir, ýöne çöp esasly uglerodly keçe has ýokary arassalyga we az tozan çykaryşyna eýedir. Önüm öndürijileriň arasynda Ýaponiýanyň Kureha Chemical we Osaka Gas kompaniýalary bar.
Uglerodly keçäniň görnüşi üýtgewsiz bolany üçin ony ulanmak amatsyz. Häzirki wagtda köp kompaniýalar uglerodly keçe bilen gurlan uglerodly keçä esaslanýan täze ýylylyk izolýasiýa materialyny işläp düzdüler. Gurlan uglerodly keçe, şeýle hem gaty keçe diýlip atlandyrylýar, ýumşak keçe smola bilen siňdirilenden, laminirlenenden, gurlandan we kömürleşdirilenden soň belli bir görnüşe we öz-özüni saklaýan häsiýete eýe bolan uglerodly keçedir.
Monokristal kremniýiň ösüş hiline gönüden-göni termal gurşaw täsir edýär we uglerod süýümli termal izolýasiýa materiallary bu gurşawda möhüm rol oýnaýar. Uglerod süýümli termal izolýasiýa ýumşak keçe, bahasynyň artykmaçlygy, ajaýyp termal izolýasiýa täsiri, çeýe dizaýny we sazlanyp bilinýän görnüşi sebäpli fotowoltaik ýarymgeçiriji senagatynda uly artykmaçlyga eýe. Mundan başga-da, uglerod süýümli berk termal izolýasiýa keçesi belli bir berkligi we ýokary işleýiş ukyby sebäpli termal meýdan materiallary bazarynda has uly ösüş giňişligine eýe bolar. Biz termal izolýasiýa materiallary ulgamynda ylmy-barlag işlerine we işläp taýýarlamalara ygrarlydyrys we fotowoltaik ýarymgeçiriji senagatynyň gülläp ösmegini we ösmegini höweslendirmek üçin önümiň işini yzygiderli optimizirleýäris.
Ýerleşdirilen wagty: 2024-nji ýylyň 12-nji iýuny