يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئىشلەپچىقىرىش جەريانلىرى چوڭراق ۋافلىلار، قاتتىق ئىسسىقلىق خامچوتى ۋە تۆۋەن نۇقسانلارغا بەرداشلىق بېرىش دەرىجىسىگە قاراپ تەرەققىي قىلىۋاتقانلىقتىن، يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق ئىشلەپچىقىرىش ئۈسكۈنىلىرىدە ئىشلىتىلىدىغان ماتېرىياللار بارغانسېرى مۇھىم بولۇپ قالدى. بۇ ئاساسلىق ئىستېمال بۇيۇملىرى ۋە قۇرۇلما زاپچاسلىرى ئىچىدە، كرېمنىي كاربىد (SiC) كېرامىكا ۋافلى كېمىلىرى زامانىۋى دىففۇزىيە ۋە ئوكسىدلىنىش ئوچاق سىستېمىسىدىكى ئەڭ مۇھىم ئىقتىدار تېخنىكىلىرىنىڭ بىرىگە ئايلاندى.
ئىلغار يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئىشلەپچىقىرىش مۇھىتىدا، ئۇلار بىۋاسىتە ئىسسىقلىقنىڭ بىردەكلىكى، زەررىچە ھاسىل بولۇشى، ۋاسكىنىڭ بېسىم تەقسىملىنىشى، جەرياننىڭ مۇقىملىقى ۋە ئاخىرىدا ئۈسكۈنە ئۈنۈمىگە تەسىر كۆرسىتىدۇ.
بولۇپمۇ 300 مىللىمېتىرلىق ۋافلى ئىشلەپچىقىرىش، ئېلېكتر يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئىشلەپچىقىرىش ۋە ئۈچىنچى ئەۋلاد يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئىشلەپچىقىرىشتا، كرېمنىي كاربىدلىق كېرامىك ۋافلى كېمىلىرى ئۈستۈن ئىسسىقلىق ۋە مېخانىكىلىق خۇسۇسىيەتلىرى سەۋەبىدىن ئەنئەنىۋى كۋارتس ئاساسلىق توشۇغۇچى سىستېمىلارنىڭ ئورنىنى تېز سۈرئەتتە ئالماقتا.
كرېمنىي كاربىدلىق كېرامىكا ۋافېر كېمىسى دېگەن نېمە؟
كرېمنىي كاربىدلىق كېرامىكا ۋافېر كېمىسى ئىلغار كرېمنىي كاربىد ئاساس قىلىنغان كېرامىكىلاردىن ياسالغان يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق ۋافېر توشۇش قۇرۇلمىسى. ئۇنىڭ ئاساسلىق مەقسىتى ئىسسىقلىق بىر تەرەپ قىلىش جەريانىدا كۆپ خىل يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ۋافېرلارنى تىك ياكى توغرىسىغا ئوچاق سىستېمىسى ئارقىلىق بىخەتەر تىرەپ تۇرۇش ۋە توشۇشتىن ئىبارەت.
ئادەتتىكى ۋافېر كېمىسى بىر تەرەپ قىلىش جەريانىدا ۋافېر بوشلۇقىنى يۇقىرى دەرىجىدە كونترول قىلىش ئۈچۈن لايىھەلەنگەن نۇرغۇن ئېنىقلىق بىلەن لايىھەلەنگەن ۋافېر ئۇيىقلىرىنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. قوللىنىش تۈرىگە ئاساسەن، قۇرۇلما يەنە تىرەك تۈۋرۈكلىرى، كونسول قوللىرى، ھاۋا ئېقىمى ئەلالاشتۇرۇلغان گېئومېتىرىيە ۋە ئىسسىقلىق ماسسىسىنى ئەڭ تۆۋەن چەككە چۈشۈرۈش ئۈچۈن لايىھەلەنگەن يېنىك كۈچەيتكۈچ بۆلەكلىرىنى ئۆز ئىچىگە ئېلىشى مۇمكىن.
يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئوچاق سىستېمىسىدا، ۋافېر كېمىلىرى ۋافېرلار بىلەن ئىسسىقلىق بىر تەرەپ قىلىش مۇھىتى ئوتتۇرىسىدىكى ئۇلىنىش رولىنى ئۈنۈملۈك ئوينايدۇ. ئۈسكۈنە ئۆلچىمى ئىلغار تېخنىكا تۈگۈنلىرىگە قاراپ داۋاملىق كىچىكلەۋاتقانلىقى ئۈچۈن، ۋافېر تىرەك قۇرۇلمىسىدىكى مىكروسكوپ مۇقىمسىزلىقلارمۇ جەرياننىڭ تەكرارلىنىشى ۋە نۇقسان ئىقتىدارىغا تەسىر كۆرسىتىشى مۇمكىن.
بۇ، ئىلغار ئوچاق ئىشلەپچىقارغۇچىلارنىڭ ئەنئەنىۋى ئېرىتىلگەن كۋارتس سىستېمىسىنىڭ ئورنىغا يۇقىرى ساپلىقتىكى كرېمنىي كاربىد كېرامىكا زاپچاسلىرىنى بارغانسېرى كۆپ قوللىنىشىنىڭ سەۋەبلىرىنىڭ بىرى.
رولsدىففۇزىيە ۋە ئوكسىدلىنىش ئوچاق سىستېمىسىدا
دىففۇزىيە ۋە ئوكسىدلىنىش يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئىشلەپچىقىرىشتىكى ئەڭ ئاساسلىق ئىسسىقلىق جەريانلىرىنىڭ بىرى بولۇپ قالىدۇ. بۇ جەريانلار قوشۇمچە ماددىلارنى ئاكتىپلاشتۇرۇش، ئىسسىقلىق ئوكسىدنى ئۆستۈرۈش، قىزىتىش، قوزغاتقۇچ ئارقىلىق دىففۇزىيە ۋە دىئېلېكترىك شەكىللەندۈرۈشتە كەڭ قوللىنىلىدۇ.
ئادەتتىكى ئىشلىتىش تېمپېراتۇرىسى تەخمىنەن 900 سېلسىيە گرادۇستىن 1200 سېلسىيە گرادۇسقىچە بولۇپ، جەرياننىڭ خىمىيىلىك خۇسۇسىيىتى ۋە ئۈسكۈنە تەلىپىگە ئاساسەن بولىدۇ. بەزى ئىلغار ئېلېكتر يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ياكى SiC ئۈسكۈنىلىرى قوللىنىشچان پروگراممىلىرىدا، ئىسسىقلىق دەۋرىيلىكى 1300 سېلسىيە گرادۇستىن ئېشىپ كېتىشى مۇمكىن.
بۇ خىل شارائىتتا، ۋافېر كېمىسى ئۇزۇنغا سوزۇلغان ئىسسىقلىق دەۋرىيلىكى جەريانىدا ئۆلچەم مۇقىملىقىنى ساقلاپ، بۇلغىنىشنى ئەڭ تۆۋەن چەكتە تۇتۇپ، ۋافېر ئارىلىقىنىڭ بىردەكلىكىنى ساقلىشى كېرەك.
ئەنئەنىۋى كۋارتس ۋافېر كېمىلىرى ئۇزۇندىن بۇيان دىففۇزىيەلىك ئوچاقلاردا ئىشلىتىلىپ كەلگەن، چۈنكى ئۇلارنىڭ ساپلىقى يۇقىرى ۋە باھاسى نىسبەتەن تۆۋەن. قانداقلا بولمىسۇن، كۋارتس ماتېرىياللىرىنىڭ ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى نىسبەتەن تۆۋەن بولۇپ، ئادەتتە ئۆي تېمپېراتۇرىسىدا تەخمىنەن 1.4 W/m·K بولىدۇ.
سېلىشتۇرۇش ئۈچۈن، كرېمنىي كاربىد كېرامىكىسىنىڭ ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى ئادەتتە دەرىجىسى ۋە مىكرو قۇرۇلمىسىغا ئاساسەن تەخمىنەن 120 ~ 200 W/m·K ئارىلىقىدا بولىدۇ.
بۇ زور پەرق ئوچاقنىڭ يۈكى بويىچە تېمپېراتۇرانىڭ بىردەكلىكىنى كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە ياخشىلايدۇ.
يۇقىرى ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى تۆۋەندىكىلەرنى ئەمەلگە ئاشۇرىدۇ:
● تېخىمۇ بىردەك ۋافلى قىزىتىش
● ئىسسىقلىق گرادىيېنتىنىڭ تۆۋەنلىشى
● ۋافلىنىڭ قويۇقلۇقى ياخشىلاندى
● ئىسسىقلىق بېسىمىنىڭ توپلىنىشىنى تۆۋەنلىتىش
● ئوكسىدلىنىش ياكى تارقىلىش جەريانىدا گىرۋەك تەسىرىنىڭ ئازىيىشى
ئىلغار يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئىشلەپچىقىرىشتا، ئىشلەپچىقىرىش جەريانىنىڭ داۋاملىق تارىيىشىغا ئەگىشىپ، بۇ ياخشىلىنىشلار بىۋاسىتە پىلاستىنكىنىڭ بىردەكلىكى ۋە ئېلېكتر ئىقتىدارىنىڭ مۇقىملىقىغا تەسىر كۆرسىتىدۇ.
SiC ۋافېر كېمىلىرى كۋارتس قۇرۇلمىسىغا سېلىشتۇرغاندا خېلىلا يۇقىرى مېخانىكىلىق قاتتىقلىق بىلەن تەمىنلەيدۇ. بۇ، كېمىنىڭ ئۇزۇنلۇقى ۋە مېخانىكىلىق يۈكىنىڭ زور دەرىجىدە ئېشىپ كېتىشى مۇمكىن بولغان 300 مىللىمېتىرلىق ۋافېرلارنى بىر تەرەپ قىلىدىغان تىك ئوچاق سىستېمىسىدا بارغانسېرى مۇھىم بولۇپ قالدى.
دېفورماسىيەنىڭ تۆۋەنلىشى، ئىسسىقلىق دەۋرىيلىكى جەريانىدا ئېنىق ۋافېر بوشلۇقى ۋە مۇقىم گاز ئېقىمى ھالىتىنى ساقلاپ قېلىشقا ياردەم بېرىدۇ.
كرېمنىي كاربىدلىق كېرامىكا ۋافېر كېمىلىرىنىڭ ئاساسلىق فىزىكىلىق خۇسۇسىيەتلىرى
كرېمنىي كاربىدلىق ۋافېرلىق كېمىلەرنىڭ بارغانسېرى ئالقىشقا ئېرىشىشى ئاساسلىقى كرېمنىي كاربىدلىق كېرامىكىلارنىڭ ئىسسىقلىق، مېخانىكىلىق ۋە خىمىيىلىك خۇسۇسىيەتلىرىنىڭ ئۆزگىچە بىرىكمىسى بىلەن مۇناسىۋەتلىك.
ئاساسلىق فىزىكىلىق ئالاھىدىلىكلەر
| مۈلۈك | ئادەتتىكى SiC ئىقتىدارى |
| ئەڭ يۇقىرى ئىشلىتىش تېمپېراتۇرىسى | ئوكسىدلىنىش مۇھىتىدا >1400°C |
| ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى | ~120–200 W/m·K |
| زىچلىق | ~3.0–3.2 گرام/cm³ |
| موھس قاتتىقلىقى | ~9.2 |
| ئېلاستىكلىق مودۇلى | ~410 GPa |
| ئىسسىقلىق سوقۇلۇشىغا قارشىلىق كۆرسىتىش | ناھايىتى ياخشى |
| خىمىيىلىك قارشىلىق | كىسلاتا، ئىشقار ۋە پىششىقلاپ ئىشلەنگەن گازلارغا يۇقىرى قارشىلىق كۆرسىتىدۇ |
| مېخانىكىلىق قاتتىقلىق | ناھايىتى يۇقىرى |
| زەررىچە ھاسىل بولۇش يۈزلىنىشى | يۈزەكى پۈركۈش ئەلالاشتۇرۇلغان، تۆۋەن |
بۇ خۇسۇسىيەتلەر كرېمنىي كاربىد كېرامىكا قۇرۇلمىلىرىنىڭ ئۇزۇن مۇددەتلىك ئىسسىقلىق دەۋرىيلىكى ئاستىدا ئۆلچەملىك مۇقىملىقىنى ساقلىشىغا شارائىت ھازىرلايدۇ، ئەنئەنىۋى كۋارتس تەركىبلىرى بولسا يۇمشىشقا ياكى شەكلى ئۆزگىرىپ كېتىشكە باشلىشى مۇمكىن.
كرېمنىي كاربىدنىڭ يۇقىرى قاتتىقلىقى يەنە ئوچاقتا ۋافلىلارنى قاچىلاش ۋە چۈشۈرۈش جەريانىدا تىترەش ۋە مېخانىكىلىق مۇقىمسىزلىقنى ئازايتىدۇ.
كرېمنىي كاربىدلىق ۋافېر كېمىلىرىنىڭ ئاساسلىق ماتېرىيال تۈرلىرى
زامانىۋى كرېمنىي كاربىدلىق ۋافېر كېمىلىرى ھەر خىل ماتېرىيال تېخنىكىلىرى ئارقىلىق ئىشلەپچىقىرىلىدۇ، ھەر بىرى ئالاھىدە ئىشلەپچىقىرىش مۇھىتى ۋە تەننەرخ ئۈنۈمى تەلىپىگە ماسلاشتۇرۇلغان.
قايتا كىرىستاللاشتۇرۇلغان كرېمنىي كاربىدى (RSiC) ئۆزىنىڭ ساپلىقى ۋە ئىسسىقلىق مۇقىملىقىنىڭ يۇقىرى بولۇشى سەۋەبىدىن يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق ئوچاق ئىشلىتىشتە كەڭ قوللىنىلىدۇ. RSiC نى ئىشلەپچىقىرىش جەريانىدا كۆپ مىقداردا سىنتېرلاش ياردەمچىلىرىنى قوشۇش تەلەپ قىلىنمايدۇ، بۇ يېرىم ئۆتكۈزگۈچ مۇھىتتا بۇلغىنىش خەۋپىنى ئەڭ تۆۋەن چەككە چۈشۈرۈشكە ياردەم بېرىدۇ.
رېئاكسىيە ئارقىلىق پىشۇرۇلغان كرېمنىي كاربىدى (RBSC ياكى RBSiC) يۇقىرى مېخانىكىلىق كۈچ ۋە تۆۋەن ئىشلەپچىقىرىش تەننەرخى بىلەن تەمىنلەيدۇ. قانداقلا بولمىسۇن، قۇرۇلمىدىكى قالغان ئەركىن كرېمنىي بەزى چىرىشچان جەريان مۇھىتىدا ئۇنىڭ چىرىشكە چىدامچانلىقىنى تۆۋەنلىتىشى مۇمكىن.
ئىلغار يېرىم ئۆتكۈزگۈچ قوللىنىشلىرى ئۈچۈن، CVD كرېمنىي كاربىد بىلەن قاپلانغان گرافىت سىستېمىسى بارغانسېرى ئومۇملىشىۋاتىدۇ. بۇ قۇرۇلمىلاردا، گرافىت ئاساسى يېنىك مېخانىكىلىق قوللاش بىلەن تەمىنلەيدۇ، يۇقىرى ساپلىقتىكى خىمىيىلىك پار چۆكمىسى (CVD) كرېمنىي كاربىد قاپلىمى بولسا جەرياننىڭ چېگرىسىنى شەكىللەندۈرىدۇ.
CVD كرېمنىي كاربىد قاپلىمىلىرى ئىنتايىن تۆۋەن زەررىچە ھاسىل بولۇش سۈرئىتى ۋە ئالاھىدە ساپلىق خۇسۇسىيىتىگە ئىگە بولۇپ، ئىلغار مەنتىق ۋە قۇۋۋەت يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئىشلەپچىقىرىشتا ئىنتايىن جەلپ قىلارلىق. قانداقلا بولمىسۇن، قاپلامنىڭ پۈتۈنلۈكى ۋە ئىسسىقلىق كېڭىيىش كوئېففىتسېنتلىرىنىڭ ماس كەلمەسلىكىنى ئەستايىدىل كونترول قىلىش كېرەك، بۇنىڭ بىلەن قايتا-قايتا ئىسسىقلىق دەۋرىيلىكى جەريانىدا يېرىلىش ياكى قېپىلىشنىڭ ئالدىنى ئېلىش كېرەك.
ئورتاق جەريان قىيىنچىلىقلىرى
كرېمنىي كاربىدلىق كېرامىك ۋافېر كېمىلىرىنىڭ ئىقتىدار ئەۋزەللىكلىرىگە قارىماي، ئۇلار يەنىلا ئەمەلىي يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئىشلەپچىقىرىش مۇھىتىدا نۇرغۇن قۇرۇلۇش مەسىلىلىرىگە دۇچ كېلىۋاتىدۇ.
زەررىچە بۇلغىنىشى ئەڭ مۇھىم مەسىلىلەرنىڭ بىرى بولۇپ قالماقتا. ئۈسكۈنىلەرنىڭ چوڭلۇقى كىچىكلىگەنسىرى، زەررىچىلەر كەلتۈرۈپ چىقارغان مەھسۇلات مىقدارىنىڭ تۆۋەنلىشى بارغانسېرى ئېغىرلىشىۋاتىدۇ. ھەتتا مىكرو يېرىقلار، قاپلاش قېپىنىڭ پارچىلىنىشى ياكى يۈزەكى پارچىلىنىشتىن كېلىپ چىققان مىكروندىن تۆۋەن چوڭلۇقتىكى ئەخلەتلەرمۇ ئىلغار تاختايلاردا ئۆلۈمگە ئېلىپ بارىدىغان نۇقسانلارنى كەلتۈرۈپ چىقىرىشى مۇمكىن.
ئىسسىقلىق بېسىمى يېرىلىش يەنە بىر ئۇزۇن مۇددەتلىك مەسىلە. كرېمنىي كاربىدى ئىسسىقلىق مۇقىملىقىنى يۇقىرى كۆتۈرگەن بولسىمۇ، ئۇ نىسبەتەن مۇرتقا كېرامىكا ماتېرىيالى بولۇپ قالىدۇ. تېز قىزىش ياكى يەرلىك تېمپېراتۇرانىڭ تەكشى بولماسلىقى قۇرۇلما بۇلۇڭلىرى، ۋافېر ئويمانلىرى ياكى نۇر كېسىشكەن جايلىرىدا يېرىلىشلارنى كەلتۈرۈپ چىقىرىشى مۇمكىن.
ئۇزۇن مۇددەتلىك ئىسسىقلىق دەۋرىيلىكى، بولۇپمۇ تىك ئوچاق سىستېمىسىدا ئىشلىتىلىدىغان چوڭ تىپتىكى ۋافېر كېمىلىرىدە تەدرىجىي دېفورماتسىيە ياكى سۈركىلىش پەيدا قىلىشى مۇمكىن. ھەتتا كىچىك گېئومېتىرىيىلىك ئۆزگىرىشلەر ۋافېر بوشلۇقى ۋە گاز ئېقىمىنىڭ بىردەكلىكىگە تەسىر كۆرسىتىپ، ئوكسىد قېلىنلىقىنى كونترول قىلىش ۋە قوشۇمچە ماددىلارنىڭ تارقىلىش مۇقىملىقىغا تەسىر كۆرسىتىدۇ.
CVD قاپلىمىسىنىڭ پارچىلىنىشى قاپلانغان SiC سىستېمىسىدىكى يەنە بىر مۇھىم ئىشەنچلىكلىك مەسىلىسى. گرافىت ئاساسى ۋە SiC قاپلىمىسىنىڭ ئىسسىقلىق كېڭىيىش خۇسۇسىيىتى ئوخشىمايدىغان بولغاچقا، يۇقىرى تېمپېراتۇرىنىڭ تەكرارلىنىشى ئاخىرىدا چېگرا ئېغىزىدا بېسىمنىڭ توپلىنىشىغا ئېلىپ كېلىدۇ.
خۇلاسە
يېرىم ئۆتكۈزگۈچ دىففۇزىيە ۋە ئوكسىدلىنىش ئوچاق سىستېمىسىدا، كرېمنىي كاربىدلىق كېرامىك ۋافېر كېمىلىرى ئىنتايىن قاتتىق ئىشلىتىش شارائىتىدا ئىسسىقلىق مۇقىملىقىنى ساقلاش، بۇلغىنىشنى كونترول قىلىش ۋە جەرياننىڭ بىردەكلىكىگە كاپالەتلىك قىلىشتا مۇھىم رول ئوينايدۇ. ئۇلارنىڭ يۇقىرى ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى، ئېسىل مېخانىكىلىق قاتتىقلىقى، يۇقىرى تېمپېراتۇرىغا چىدامچانلىقى ۋە خىمىيىلىك مۇقىملىقى ئۇلارنى ئىلغار يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئىشلەپچىقىرىشتا بارغانسېرى مۇھىم ئورۇنغا قويىدۇ.
يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئىشلەپچىقىرىش تېخنىكىسى داۋاملىق تەرەققىي قىلىپ، بارغانسېرى مۇرەككەپلىشىپ، نۇقسانلارنى كونترول قىلىش تەلىپى بارغانسېرى قاتتىقلىشىۋاتقانلىقتىن، ئىلغار كېرامىكا ۋافلى توشۇش سىستېمىسىنىڭ مۇھىملىقى تېخىمۇ ئاشىدۇ. زامانىۋى زاۋۇتلاردا، زەررىچە كونترول قىلىش، ئىسسىقلىق بىردەكلىكى ۋە ئىشەنچلىكلىك بىلەن مۇناسىۋەتلىك نۇرغۇن قىيىنچىلىقلارنى ئاخىرىدا ئىسسىقلىق دەۋرىيلىكى، ماتېرىيال مۇقىملىقى ۋە ۋافلى توشۇش سىستېمىسىنىڭ لايىھىسى ئوتتۇرىسىدىكى ئۆز-ئارا تەسىردىن سۈرۈشتۈرۈشكە بولىدۇ.
شۇڭلاشقا، كرېمنىي كاربىدلىق كېرامىك ۋافېر كېمىلىرى ياردەمچى ئوچاق ئۈسكۈنىلىرىدىن يېڭى ئەۋلاد يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئىشلەپچىقىرىشنىڭ مۇھىم زاپچاسلىرىغا تېز سۈرئەتتە تەرەققىي قىلماقتا.
ئېلان قىلىنغان ۋاقىت: 2026-يىلى 5-ئاينىڭ 28-كۈنى