וויכטיקע מאַטעריאַלן וואָס באַשטימען די קוואַליטעט פון מאָנאָקריסטאַלינע סיליקאָן וווּקס - טערמיש פעלד

דער וואוקס פּראָצעס פון מאָנאָקריסטאַלינע סיליקאָן ווערט גאָר דורכגעפירט אין דעם טערמישן פעלד. א גוט טערמיש פעלד איז גינסטיק צו פֿאַרבעסערן די קוואַליטעט פון קריסטאַלן און האט אַ העכערע קריסטאַליזאַציע עפעקטיווקייט. דער פּלאַן פון דעם טערמישן פעלד באַשטימט אין גרויסן טייל די ענדערונגען אין טעמפּעראַטור גראַדיענטן אין דעם דינאַמישן טערמישן פעלד און דעם גאַז פלוס אין דער אויוון קאַמער. דער אונטערשייד אין די מאַטעריאַלן געניצט אין דעם טערמישן פעלד באַשטימט גלייך די לעבן פון דעם טערמישן פעלד. אן אומגלייַכבארן טערמישן פעלד איז נישט נאָר שווער צו וואַקסן קריסטאַלן וואָס טרעפן קוואַליטעט רעקווייערמענץ, נאָר קען אויך נישט וואַקסן גאַנץ מאָנאָקריסטאַלינע אונטער געוויסע פּראָצעס רעקווייערמענץ. דעריבער באַטראַכט די דירעקט-ציען מאָנאָקריסטאַלינע סיליקאָן אינדוסטריע טערמיש פעלד פּלאַן ווי די מערסט קערן טעכנאָלאָגיע און אינוועסטירט ריזיקע אַרבעטסקראַפט און מאַטעריאַל רעסורסן אין טערמישן פעלד פאָרשונג און אַנטוויקלונג.

די טערמישע סיסטעם איז צוזאמענגעשטעלט פון פארשידענע טערמישע פעלד מאַטעריאַלן. מיר וועלן נאָר קורץ באַקענען די מאַטעריאַלן וואָס ווערן גענוצט אין דעם טערמישן פעלד. וואָס שייך די טעמפּעראַטור פאַרשפּרייטונג אין דעם טערמישן פעלד און זיין השפּעה אויף קריסטאַל ציען, וועלן מיר עס נישט אַנאַליזירן דאָ. דער טערמישער פעלד מאַטעריאַל באַציט זיך צו דער סטרוקטור און טערמישער איזאָלאַציע טייל אין דער וואַקוום אויוון קאַמער פון קריסטאַל וווּקס, וואָס איז וויכטיק פֿאַר שאַפֿן אַ פּאַסיק טעמפּעראַטור פאַרשפּרייטונג אַרום די האַלב-קאָנדוקטאָר צעשמעלץ און קריסטאַל.

1. טערמיש פעלד סטרוקטור מאַטעריאַל

דער גרונטלעכער שטיצנדיקער מאַטעריאַל פֿאַר דער דירעקט-ציען מעטאָדע צו וואַקסן מאָנאָקריסטאַלינע סיליקאָן איז הויך-ריינקייט גראַפיט. גראַפיט מאַטעריאַלן שפּילן אַ זייער וויכטיקע ראָלע אין מאָדערנער אינדוסטריע. זיי קענען ווערן גענוצט ווי היץ פעלד סטרוקטורעלע קאָמפּאָנענטן וויהייצערס, פירער רערן, קרוסיבלס, איזאָלאַציע רערן, טיגל טאַץ, אאז"וו אין דער צוגרייטונג פון מאָנאָקריסטאַלינע סיליקאָן דורך די טשאָטשראַלסקי מעטאָד.

גראַפיט מאַטעריאַלןווערן אויסגעקליבן ווייל זיי זענען גרינג צו צוגרייטן אין גרויסע פארנעם, קענען ווערן פארארבעט און זענען קעגנשטעליק צו הויכע טעמפעראטורן. קוילן אין דער פארעם פון דיאמאנט אדער גראפיט האט א העכערן שמעלץ-פונקט ווי יעדער עלעמענט אדער פארבינדונג. גראפיט מאטעריאלן זענען גאנץ שטארק, ספעציעל ביי הויכע טעמפעראטורן, און זייער עלעקטרישע און טערמישע קאנדוקטיוויטעט איז אויך גאנץ גוט. זיין עלעקטרישע קאנדוקטיוויטעט מאכט עס פאסיג אלס אהייצערמאַטעריאַל. עס האט אַ צופֿרידנשטעלנדיקן טערמישן קאַנדאַקטיוויטי קאָעפֿיציענט, וואָס דערמעגלעכט די היץ וואָס ווערט גענערירט דורך דעם כיטער צו ווערן גלייך פֿאַרטיילט צום קרוציבל און אַנדערע טיילן פֿון דעם היץ־פֿעלד. אָבער, ביי הויכע טעמפּעראַטורן, ספּעציעל איבער לאַנגע דיסטאַנסן, איז דער הויפּט היץ־איבערפֿירונג־מאָדוס ראַדיאַציע.

גראַפיט טיילן ווערן ערשט געמאַכט פון פיינע קאַרבאָן-טיילן געמישט מיט אַ בינדער און געשאַפן דורך עקסטרוזיע אָדער איזאָסטאַטיש פּרעסן. הויך-קוואַליטעט גראַפיט טיילן ווערן געוויינטלעך איזאָסטאַטיש פּרעסט. דער גאַנצער שטיק ווערט ערשט קאַרבאָניזירט און דערנאָך גראַפיטיזירט ביי זייער הויכע טעמפּעראַטורן, נאָענט צו 3000°C. די טיילן וואָס ווערן פּראָצעסירט פון די גאַנצע שטיקער ווערן געוויינטלעך פּיוראַפייד אין אַ כלאָר-האַלטיקער אַטמאָספער ביי הויכע טעמפּעראַטורן צו באַזייַטיקן מעטאַל קאַנטאַמאַניישאַן צו טרעפן די באדערפענישן פון דער האַלב-קאָנדוקטאָר אינדוסטריע. אָבער, אפילו נאָך געהעריקער רייניקונג, איז דער מדרגה פון מעטאַל קאַנטאַמאַניישאַן עטלעכע אָרדערס פון מאַגניטוד העכער ווי דאָס וואָס איז ערלויבט פֿאַר סיליקאָן מאָנאָקריסטאַלינע מאַטעריאַלן. דעריבער, מוז מען זיין אָפּגעהיט אין דעם טערמישן פעלד פּלאַן צו פאַרמייַדן קאַנטאַמאַניישאַן פון די קאָמפּאָנענטן פון אַרייַן די צעשמעלץ אָדער קריסטאַל ייבערפלאַך.

גראַפיט מאַטעריאַלן זענען לייכט דורכדרינגלעך, וואָס מאַכט עס גרינג פֿאַר די איבעריקע מעטאַל אינעווייניק צו דערגרייכן די ייבערפלאַך. אין דערצו, די סיליקאָן מאָנאָקסייד וואָס איז פאָרשטעלן אין די רייניקונג גאַז אַרום די גראַפיט ייבערפלאַך קען דורכדרינגען אין רובֿ מאַטעריאַלן און רעאַגירן.

פריע מאָנאָקריסטאַלינע סיליקאָן אויוון כיטערס זענען געמאַכט געוואָרן פון רעפראַקטאָרי מעטאַלן ווי טונגסטן און מאָליבדענום. מיט דער וואַקסנדיקער צייַטיקייט פון גראַפיט פּראַסעסינג טעכנאָלאָגיע, זענען די עלעקטרישע אייגנשאַפטן פון דער פֿאַרבינדונג צווישן גראַפיט קאָמפּאָנענטן געוואָרן סטאַביל, און מאָנאָקריסטאַלינע סיליקאָן אויוון כיטערס האָבן גאָר ריפּלייסט טונגסטן, מאָליבדענום און אַנדערע מאַטעריאַל כיטערס. איצט, איז דער מערסט וויידלי געניצטער גראַפיט מאַטעריאַל איז איזאָסטאַטיש גראַפיט. מיין לאַנד'ס איזאָסטאַטיש גראַפיט צוגרייטונג טעכנאָלאָגיע איז לעפיערעך צוריקגעשטאַנען, און רובֿ פון די גראַפיט מאַטעריאַלן געניצט אין דער היגע פאָטאָוואָלטאַיק אינדוסטריע זענען ימפּאָרטירט פון אויסלאַנד. פרעמדע איזאָסטאַטיש גראַפיט פאַבריקאַנטן זענען דער הויפּט דייטשלאַנד'ס SGL, יאַפּאַן'ס טאָקאַי קאַרבאָן, יאַפּאַן'ס טאָיאָ טאַנסאָ, עטק. אין טשאָטשראַלסקי מאָנאָקריסטאַלינע סיליקאָן אויוון, ווערן מאַנטשמאָל C/C קאָמפּאָזיט מאַטעריאַלן געניצט, און זיי האָבן אָנגעהויבן צו ווערן געניצט צו פּראָדוצירן באָלץ, ניסלעך, קרוסיבלז, לאַסט פּלאַטעס און אַנדערע קאָמפּאָנענטן. קאַרבאָן/קאַרבאָן (C/C) קאָמפּאָזיטן זענען קאַרבאָן פיברע ריינפאָרסט קאַרבאָן-באַזירטע קאָמפּאָזיטן מיט אַ סעריע פון ​​ויסגעצייכנטע פּראָפּערטיעס אַזאַ ווי הויך ספּעציפיש שטאַרקייט, הויך ספּעציפיש מאָדולוס, נידעריק טערמאַל יקספּאַנשאַן קאָואַפישאַנט, גוטע עלעקטרישע קאַנדאַקטיוויטי, הויך בראָך טאַפנאַס, נידעריק ספּעציפיש גראַוויטי, טערמאַל קלאַפּ קעגנשטעל, קעראָוזשאַן קעגנשטעל, און הויך טעמפּעראַטור קעגנשטעל. איצט, זיי זענען וויידלי געניצט אין אַעראָספּייס, ראַסינג, ביאָמאַטעריאַלס און אנדערע פעלדער ווי נייַע הויך-טעמפּעראַטור קעגנשטעליק סטראַקטשעראַל מאַטעריאַלס. איצט, די הויפּט פלאַשנעסז וואָס דינער C/C קאָמפּאָזיטן טרעפן זענען נאָך קאָסטן און אינדוסטריאַליזאַציע ישוז.

עס זענען דא אסאך אנדערע מאַטעריאַלן וואָס ווערן גענוצט צו מאַכן טערמישע פעלדער. קאַרבאָן פיברע ריינפאָרסט גראַפיט האט בעסערע מעכאַנישע אייגנשאַפטן; אָבער עס איז טייערער און האט אנדערע באדערפענישן פֿאַר פּלאַן.סיליקאָן קאַרבייד (SiC)איז א בעסער מאַטעריאַל ווי גראַפיט אין פילע אַספּעקטן, אָבער עס איז פיל טייערער און שווערער צו צוגרייטן גרויסע טיילן. אָבער, SiC ווערט אָפט גענוצט ווי אַCVD קאָוטינגצו פארלענגערן די לעבנסדויער פון גראַפיט טיילן אויסגעשטעלט צו קעראָוסיוו סיליקאָן מאָנאָקסייד גאַז, און קען אויך רעדוצירן קאַנטאַמאַניישאַן פון גראַפיט. די געדיכטע CVD סיליקאָן קאַרבייד קאָוטינג פאַרהיט עפעקטיוו קאַנטאַמאַנאַנץ אין די מיקראָפּאָראָוס גראַפיט מאַטעריאַל פון דערגרייכן די ייבערפלאַך.

נאך איינס איז CVD קוילן, וואס קען אויך שאפן א דיקע שיכט איבערן גראפיט טייל. אנדערע הויך טעמפעראטור קעגנשטעליקע מאטעריאלן, ווי מאליבדענום אדער קעראמישע מאטעריאלן וואס קענען קאעקזיסטירן מיט דער סביבה, קענען גענוצט ווערן וואו עס איז נישטא קיין ריזיקע פון ​​קאנטאמינירן דעם שמעלץ. אבער, אקסייד קעראמיקס זענען בכלל באגרענעצט אין זייער אנווענדבארקייט צו גראפיט מאטעריאלן ביי הויכע טעמפעראטורן, און עס זענען ווייניג אנדערע אפציעס אויב איזאלאציע איז פארלאנגט. איינס איז העקסאגאנאל באראן ניטריד (מאנchmal גערופן ווייסע גראפיט צוליב ענליכע אייגנשאפטן), אבער די מעכאנישע אייגנשאפטן זענען שוואך. מאליבדענום ווערט בכלל גענוצט גאנץ גוט פאר הויך טעמפעראטור סיטואציעס צוליב זיין מיטלמעסיגן פרייז, נידריגע דיפוזיע ראטע אין סיליקאן קריסטאלן, און א זייער נידריגע סעגרעגאציע קאעפיציענט פון בערך 5×108, וואס ערלויבט א געוויסע מאס מאליבדענום קאנטאמינאציע איידער עס צעשטערט די קריסטאל סטרוקטור.

2. טערמישע איזאָלאַציע מאַטעריאַלן

דער מערסט גענוצטער איזאָלאַציע מאַטעריאַל איז קאַרבאָן פילץ אין פֿאַרשידענע פֿאָרמען. קאַרבאָן פילץ איז געמאַכט פֿון דין פֿאַזערס, וואָס דינען ווי איזאָלאַציע ווייל זיי בלאָקירן טערמישע ראַדיאַציע קייפל מאָל איבער אַ קורצער דיסטאַנץ. דער ווייכער קאַרבאָן פילץ איז געוועבט אין רעלאַטיוו דין שיץ פֿון מאַטעריאַל, וואָס ווערן דערנאָך געשניטן אין דער געוואונטשענער פֿאָרעם און פֿעסט געבויגן אין אַ גלייַכגעוויכטיקן ראַדיוס. אויסגעהאַרטעטע פילץ זענען צוזאַמענגעשטעלט פֿון ענלעכע פֿאַזער מאַטעריאַלן, און אַ קאַרבאָן-האַלטיקער בינדער ווערט גענוצט צו פֿאַרבינדן די צעשפּרייטע פֿאַזערס אין אַ מער פֿעסטן און פֿאָרעם אָביעקט. די נוצן פֿון כעמישע פֿאַרדאַמפּונג דעפּאָזיציע פֿון קאַרבאָן אַנשטאָט אַ בינדער קען פֿאַרבעסערן די מעכאַנישע אייגנשאַפֿטן פֿון דעם מאַטעריאַל.

טיפּישערװײַז איז די אויסערלעכע ייבערפֿלאַך פֿון דעם טערמישן איזאָלאַציע-האַרטנדיקן פֿילץ באַדעקט מיט אַ קאָנטינויִערלעכער גראַפֿיט-באַדעקונג אָדער פֿויל צו רעדוצירן עראָזיע און טראָגן, ווי אויך פּאַרטיקולאַט-פֿאַרפּעסטיקונג. אַנדערע טיפּן קאַרבאָן-באַזירטע טערמישע איזאָלאַציע-מאַטעריאַלן עקזיסטירן אויך, ווי קאַרבאָן-שאָם. בכלל, גראַפֿיטיזירטע מאַטעריאַלן זענען קלאָר בילכער, ווײַל גראַפֿיטיזאַציע רעדוצירט שטאַרק די ייבערפֿלאַך-שטח פֿון דער פֿאַזער. די אויסגאַזינג פֿון די הויך-ייבערפֿלאַך-שטח מאַטעריאַלן איז שטאַרק רעדוצירט, און עס נעמט ווייניקער צײַט צו פּאָמפּן דעם אויוון צו אַ פּאַסיקן וואַקוום. נאָך איינער איז C/C קאָמפּאָזיט מאַטעריאַל, װאָס האָט אויסגעצייכנטע כאַראַקטעריסטיקס װי לײַכט געװיכט, הויכע שאָדן-טאָלעראַנץ און הויכע שטאַרקײט. גענוצט אין טערמישע פֿעלדער צו פֿאַרבײַטן גראַפֿיט-טיילן, רעדוצירט באַדײַטנדיק די אָפֿטקײט פֿון גראַפֿיט-טיילן-פֿאַרבײַט, פֿאַרבעסערט מאָנאָקריסטאַלינע קוואַליטעט און פּראָדוקציע-סטאַביליטעט.

לויט דער רוי מאַטעריאַל קלאַסיפיקאַציע, קען מען צעטיילט קאַרבאָן פילץ אין פּאָליאַקרילאָניטריל-באַזירט קאַרבאָן פילץ, וויסקאָז-באַזירט קאַרבאָן פילץ, און פּעך-באַזירט קאַרבאָן פילץ.
פּאָליאַקרילאָניטריל-באַזירט קאַרבאָן פילץ האט אַ גרויס אַש אינהאַלט. נאָך הויך-טעמפּעראַטור באַהאַנדלונג, ווערט די איין פיברע שוואַך. בעת אָפּעראַציע, איז עס גרינג צו דזשענערירן שטויב צו פאַרפּעסטיקן די אויוון סביבה. אין דער זעלביקער צייט, קען די פיברע גרינג אַרייַן די פּאָרעס און רעספּעראַטאָרי טראַקט פון די מענטשלעך גוף, וואָס איז שעדלעך פֿאַר מענטשלעך געזונט. וויסקאָזע-באַזירט קאַרבאָן פילץ האט גוטע טערמישע ינסאַליישאַן פאָרשטעלונג. עס איז לעפיערעך ווייך נאָך היץ באַהאַנדלונג און איז נישט גרינג צו דזשענערירן שטויב. אָבער, די קרייַז-סעקשאַן פון די וויסקאָזע-באַזירט רוי פיברע איז ירעגולער, און עס זענען פילע גרוווז אויף די פיברע ייבערפלאַך. עס איז גרינג צו דזשענערירן גאַזן אַזאַ ווי C02 אונטער די אַקסאַדייזינג אַטמאָספער פון די CZ סיליקאָן אויוון, וואָס פאַרשאַפן די אָפּזאַץ פון זויערשטאָף און קאַרבאָן עלעמענטן אין די מאָנאָקריסטאַלינע סיליקאָן מאַטעריאַל. די הויפּט מאַניאַפאַקטשערערז אַרייַננעמען דייַטש SGL און אנדערע קאָמפּאַניעס. אין דער איצטיקער צייט, די מערסט וויידלי געניצט אין די האַלב-קאָנדוקטאָר מאָנאָקריסטאַלינע אינדוסטריע איז פּיטש-באַזירט קאַרבאָן פילץ, וואָס האט ערגער טערמישע ינסאַליישאַן פאָרשטעלונג ווי וויסקאָזע-באַזירט קאַרבאָן פילץ, אָבער פּיטש-באַזירט קאַרבאָן פילץ האט אַ העכער ריינקייט און אַ נידעריקער שטויב ימישאַן. מאַניאַפאַקטשערערז אַרייַננעמען יאַפּאַן ס קורעהאַ כעמישער און אָסאַקאַ גאַז.
ווייל די פאָרעם פון קאַרבאָן פילץ איז נישט פאַרפעסטיקט, איז עס נישט באַקוועם צו אַרבעטן. איצט האָבן פילע פירמעס אַנטוויקלט אַ נייַ טערמישע איזאָלאַציע מאַטעריאַל באַזירט אויף קאַרבאָן פילץ-געהיילט קאַרבאָן פילץ. געהיילט קאַרבאָן פילץ, אויך גערופן האַרטע פילץ, איז אַ קאַרבאָן פילץ מיט אַ געוויסער פאָרעם און זיך-אויפהאַלטנדיקע אייגנשאַפטן נאָכדעם וואָס ווייכער פילץ איז אימפּרעגנירט מיט רעזין, לאַמינירט, געהיילט און קאַרבאָניזירט.

די וואוקס קוואַליטעט פון מאָנאָקריסטאַלינע סיליקאָן איז גלייַך אַפעקטאַד דורך די טערמישע סוויווע, און טשאַד פיברע טערמישע ינסאַליישאַן מאַטעריאַלס שפּילן אַ שליסל ראָלע אין דעם סוויווע. טשאַד פיברע טערמישע ינסאַליישאַן ווייך פילץ נאָך האט אַ באַטייטיק מייַלע אין די פאָטאָוואָלטאַיק האַלב-קאַנדוקטאָר אינדוסטריע רעכט צו זיין קאָסטן מייַלע, ויסגעצייכנט טערמישע ינסאַליישאַן ווירקונג, פלעקסאַבאַל פּלאַן און קאַסטאַמייזאַבאַל פאָרעם. אין אַדישאַן, טשאַד פיברע שווער טערמישע ינסאַליישאַן פילץ וועט האָבן גרעסערע אַנטוויקלונג פּלאַץ אין די טערמישע פעלד מאַטעריאַל מאַרק רעכט צו זיין זיכער שטאַרקייַט און העכער אָפּעראַביליטי. מיר זענען באגאנגען צו פאָרשונג און אַנטוויקלונג אין די פעלד פון טערמישע ינסאַליישאַן מאַטעריאַלס, און קאַנטיניואַסלי אָפּטימיזירן פּראָדוקט פאָרשטעלונג צו העכערן די וווילשטאנד און אַנטוויקלונג פון די פאָטאָוואָלטאַיק האַלב-קאַנדוקטאָר אינדוסטריע.