Viena kristāla silīcija augšanas process tiek pilnībā veikts termiskajā laukā.Labs termiskais lauks veicina kristāla kvalitātes uzlabošanos, un tam ir augsta kristalizācijas efektivitāte.Termiskā lauka konstrukcija lielā mērā nosaka temperatūras gradientu izmaiņas un izmaiņas dinamiskajā termiskajā laukā.Gāzes plūsma krāsns kamerā un termiskajā laukā izmantoto materiālu atšķirība tieši nosaka termiskā lauka kalpošanas laiku.Nepamatoti izveidots termiskais lauks ne tikai apgrūtina kvalitātes prasībām atbilstošu kristālu audzēšanu, bet arī nevar izaudzēt pilnīgus monokristālus saskaņā ar noteiktām procesa prasībām.Tāpēc Czochralski monokristāliskā silīcija rūpniecība uzskata termisko lauku dizainu par galveno tehnoloģiju un iegulda milzīgus darbaspēka un materiālu resursus termiskā lauka pētniecībā un attīstībā.
Siltuma sistēma sastāv no dažādiem termiskā lauka materiāliem.Mēs tikai īsi iepazīstināsim ar termiskajā laukā izmantotajiem materiāliem.Runājot par temperatūras sadalījumu termiskajā laukā un tā ietekmi uz kristāla vilkšanu, mēs to šeit neanalizēsim.Termiskā lauka materiāls attiecas uz kristāla augšanas vakuuma krāsni.Strukturālas un termiski izolētas kameras daļas, kas ir būtiskas, lai izveidotu pareizas temperatūras audumu ap pusvadītāju kausējumu un kristāliem.
viens.siltuma lauka konstrukcijas materiāli
Pamatmateriāls monokristāla silīcija audzēšanai pēc Czochralski metodes ir augstas tīrības pakāpes grafīts.Grafīta materiāliem mūsdienu rūpniecībā ir ļoti liela nozīme.Sagatavojot monokristālu silīciju pēc Czochralski metodes, tos var izmantot kā termiskā lauka strukturālās sastāvdaļas, piemēram, sildītājus, vadošās caurules, tīģeļus, izolācijas caurules un tīģeļu paplātes.
Grafīta materiāls tika izvēlēts, ņemot vērā tā vieglu sagatavošanu lielos apjomos, apstrādājamību un augstas temperatūras izturības īpašības.Ogleklim dimanta vai grafīta formā ir augstāka kušanas temperatūra nekā jebkuram elementam vai savienojumam.Grafīta materiāls ir diezgan izturīgs, it īpaši augstā temperatūrā, un arī tā elektriskā un siltumvadītspēja ir diezgan laba.Tā elektriskā vadītspēja padara to piemērotu kā sildītāja materiālu, un tam ir apmierinoša siltumvadītspēja, kas var vienmērīgi sadalīt sildītāja radīto siltumu tīģelī un citās siltuma lauka daļās.Tomēr augstā temperatūrā, īpaši lielos attālumos, galvenais siltuma pārneses veids ir starojums.
Grafīta daļas sākotnēji veidojas, ekstrudējot vai izostatiski presējot smalkas oglekļa daļiņas, kas sajauktas ar saistvielu.Augstas kvalitātes grafīta detaļas parasti tiek izostatiski presētas.Viss gabals vispirms tiek karbonizēts un pēc tam grafitizēts ļoti augstā temperatūrā, tuvu 3000 ° C.Detaļas, kas izgatavotas no šiem monolītiem, bieži tiek attīrītas hloru saturošā atmosfērā augstā temperatūrā, lai noņemtu metāla piesārņojumu un atbilstu pusvadītāju nozares prasībām.Tomēr pat ar pareizu attīrīšanu metālu piesārņojuma līmenis ir par vairākām kārtām augstāks, nekā pieļauj silīcija monokristālu materiāli.Tāpēc siltuma lauka projektēšanā jābūt uzmanīgiem, lai novērstu šo komponentu piesārņojuma iekļūšanu kausējuma vai kristāla virsmā.
Grafīta materiāls ir nedaudz caurlaidīgs, kas ļauj iekšpusē esošajam metālam viegli sasniegt virsmu.Turklāt silīcija monoksīds, kas atrodas attīrīšanas gāzē ap grafīta virsmu, var dziļi iekļūt lielākajā daļā materiālu un reaģēt.
Agrīnie monokristāla silīcija krāsns sildītāji tika izgatavoti no ugunsizturīgiem metāliem, piemēram, volframa un molibdēna.Grafīta apstrādes tehnoloģijai attīstoties, grafīta komponentu savienojumu elektriskās īpašības kļūst stabilas, un monokristāla silīcija krāsns sildītāji ir pilnībā nomainījuši volframa un molibdēna un citu materiālu sildītājus.Pašlaik visplašāk izmantotais grafīta materiāls ir izostatiskais grafīts.semicera var nodrošināt augstas kvalitātes izostatiski presētu grafīta materiālus.
Czochralski monokristāla silīcija krāsnīs dažkārt izmanto C/C kompozītmateriālus, un tagad tos izmanto bultskrūvju, uzgriežņu, tīģeļu, nesošo plākšņu un citu komponentu ražošanai.Oglekļa/oglekļa (c/c) kompozītmateriāli ir ar oglekļa šķiedru pastiprināti kompozītmateriāli uz oglekļa bāzes.Tiem ir augsta īpatnējā izturība, augsts īpatnējais modulis, zems termiskās izplešanās koeficients, laba elektrovadītspēja, liela izturība pret lūzumiem, zems īpatnējais svars, termiskā trieciena izturība, izturība pret koroziju, tai ir virkne izcilu īpašību, piemēram, izturība pret augstu temperatūru, un tā pašlaik ir plaši izplatīta. izmanto kosmosa, sacīkšu, biomateriālu un citās jomās kā jauna veida augstas temperatūras izturīgs konstrukcijas materiāls.Pašlaik galvenais vietējo C/C kompozītmateriālu sastrēgums ir izmaksas un industrializācijas problēmas.
Termālo lauku izveidošanai tiek izmantoti daudzi citi materiāli.Ar oglekļa šķiedru pastiprinātam grafītam ir labākas mehāniskās īpašības;tomēr tas ir dārgāks un uzliek citas dizaina prasības.Silīcija karbīds (SiC) daudzējādā ziņā ir labāks materiāls nekā grafīts, taču tas ir daudz dārgāks un grūtāk izgatavot liela apjoma detaļas.Tomēr SiC bieži izmanto kā CVD pārklājumu, lai palielinātu grafīta detaļu kalpošanas laiku, kas pakļautas agresīvai silīcija monoksīda gāzei, kā arī samazinātu grafīta radīto piesārņojumu.Blīvs CVD silīcija karbīda pārklājums efektīvi novērš piesārņotāju nokļūšanu mikroporainā grafīta materiāla iekšpusē.
Otrs ir CVD ogleklis, kas var arī veidot blīvu slāni virs grafīta daļām.Citus augstas temperatūras izturīgus materiālus, piemēram, molibdēnu vai keramikas materiālus, kas ir saderīgi ar vidi, var izmantot, ja nav kausējuma piesārņojuma riska.Tomēr oksīda keramikai ir ierobežota piemērotība tiešai saskarei ar grafīta materiāliem augstās temperatūrās, bieži vien atstājot dažas alternatīvas, ja nepieciešama izolācija.Viens no tiem ir sešstūrains bora nitrīds (līdzīgo īpašību dēļ dažkārt saukts par balto grafītu), taču tam ir sliktas mehāniskās īpašības.Molibdēns parasti ir saprātīgs lietošanai augstā temperatūrā, jo tā izmaksas ir zemas, silīcija kristālu difūzija ir zema un segregācijas koeficients ir aptuveni 5 × 108, kas ļauj nedaudz piesārņot molibdēnu pirms kristāla struktūras iznīcināšanas.
divi.Siltuma lauka izolācijas materiāli
Visbiežāk izmantotais izolācijas materiāls ir oglekļa filcs dažādās formās.Oglekļa filcs ir izgatavots no plānām šķiedrām, kas darbojas kā siltumizolācija, jo tās daudzas reizes bloķē siltuma starojumu nelielā attālumā.Mīkstais oglekļa filcs tiek ieausts salīdzinoši plānās materiāla loksnēs, kuras pēc tam sagriež vēlamajā formā un cieši saliek saprātīgā rādiusā.Sacietējušais filcs ir izgatavots no līdzīgiem šķiedru materiāliem, izmantojot oglekli saturošu saistvielu, lai savienotu izkliedētās šķiedras cietākā un stilīgākā priekšmetā.Izmantojot oglekļa ķīmisko tvaiku nogulsnēšanos saistvielu vietā, var uzlabot materiāla mehāniskās īpašības.
Parasti izolējošā cietinātā filca ārējā virsma ir pārklāta ar nepārtrauktu grafīta pārklājumu vai foliju, lai samazinātu eroziju un nodilumu, kā arī daļiņu piesārņojumu.Ir arī citi izolācijas materiālu veidi uz oglekļa bāzes, piemēram, oglekļa putas.Parasti priekšroka tiek dota grafitizētiem materiāliem, jo grafitizācija ievērojami samazina šķiedras virsmas laukumu.Šie materiāli ar lielu virsmu ļauj daudz mazāk izvadīt gāzi un prasa mazāk laika, lai krāsni ievilktu pareizā vakuumā.Otrs veids ir C/C kompozītmateriāls, kam ir tādas izcilas īpašības kā viegls svars, augsta izturība pret bojājumiem un augsta izturība.Izmanto termiskajos laukos grafīta detaļu nomaiņai, kas ievērojami samazina grafīta detaļu nomaiņas biežumu un uzlabo monokristālu kvalitāti un ražošanas stabilitāti.
Atbilstoši izejvielu klasifikācijai oglekļa filcu var iedalīt oglekļa filcē uz poliakrilnitrila bāzes, oglekļa filcē uz viskozes bāzes un oglekļa filcē uz asfalta bāzes.
Oglekļa filcam uz poliakrilnitrila bāzes ir liels pelnu saturs, un pēc apstrādes augstā temperatūrā monopavedieni kļūst trausli.Darbības laikā viegli veidojas putekļi, kas piesārņo krāsns vidi.Tajā pašā laikā šķiedras viegli iekļūst cilvēka porās un elpceļos, radot kaitējumu cilvēka veselībai;oglekļa filcs uz viskozes bāzes Tam ir labas siltumizolācijas īpašības, tas pēc termiskās apstrādes ir salīdzinoši mīksts, un tas mazāk veido putekļus.Taču uz viskozes bāzes izgatavoto šķipsnu šķērsgriezumam ir neregulāra forma, un uz šķiedras virsmas ir daudz gravu, ko ir viegli izveidot Czochralski monokristāla silīcija krāsnī oksidējošas atmosfēras klātbūtnē.Gāzes, piemēram, CO2, izraisa skābekļa un oglekļa elementu nogulsnēšanos monokristāla silīcija materiālos.Galvenie ražotāji ir Vācijas SGL un citi uzņēmumi.Pašlaik pusvadītāju monokristālu rūpniecībā visplašāk tiek izmantots oglekļa filcs, kura pamatā ir piķis, un tā siltumizolācijas veiktspēja ir labāka nekā lipīgam oglekļa filcam.Oglekļa filcs uz gumijas bāzes ir zemāks, bet uz asfalta bāzes izgatavotam oglekļa filcam ir augstāka tīrība un zemāka putekļu emisija.Starp ražotājiem ir Japānas Kureha Chemical, Osaka Gas utt.
Tā kā oglekļa filca forma nav fiksēta, tas ir neērti darboties.Tagad daudzi uzņēmumi ir izstrādājuši jaunu siltumizolācijas materiālu uz oglekļa filca bāzes – vulkanizētu oglekļa filcu.Sacietējušu oglekļa filcu sauc arī par cieto filcu.Tas ir oglekļa filcs, kam pēc piesūcināšanas ar sveķiem, laminēšanas, sacietēšanas un karbonizācijas ir noteikta forma un pašpietiekamība.
Viena kristāla silīcija augšanas kvalitāti tieši ietekmē termiskā lauka vide, un oglekļa šķiedras izolācijas materiāliem ir galvenā loma šajā vidē.Oglekļa šķiedras siltumizolācijas mīkstais filcs joprojām ieņem ievērojamas priekšrocības fotoelektrisko pusvadītāju nozarē, pateicoties tā izmaksu priekšrocībām, lieliskajam siltumizolācijas efektam, elastīgam dizainam un pielāgojamai formai.Turklāt oglekļa šķiedras stingrajam izolācijas filcam būs lielākas attīstības iespējas termiskā lauka materiālu tirgū, jo tam ir noteikta izturība un augstāka izmantojamība.Mēs esam apņēmušies veikt pētniecību un attīstību siltumizolācijas materiālu jomā un nepārtraukti optimizēt produktu veiktspēju, lai veicinātu fotoelementu pusvadītāju nozares labklājību un attīstību.
Izlikšanas laiks: 15.-2024. maijs