एक महत्त्वपूर्ण सामग्री जसले एकल क्रिस्टल सिलिकन वृद्धिको गुणस्तर निर्धारण गर्दछ - थर्मल क्षेत्र

एकल क्रिस्टल सिलिकनको वृद्धि प्रक्रिया पूर्ण रूपमा थर्मल क्षेत्रमा गरिन्छ। राम्रो थर्मल क्षेत्र क्रिस्टल गुणस्तर सुधार गर्न अनुकूल छ र उच्च क्रिस्टलीकरण दक्षता छ। थर्मल फिल्डको डिजाइनले धेरै हदसम्म गतिशील थर्मल फिल्डमा तापमान ढाँचामा हुने परिवर्तन र परिवर्तनहरू निर्धारण गर्दछ। फर्नेस च्याम्बरमा ग्यासको प्रवाह र थर्मल फिल्डमा प्रयोग हुने सामग्रीको भिन्नताले सिधै थर्मल फिल्डको सेवा जीवन निर्धारण गर्दछ। अव्यावहारिक रूपमा डिजाइन गरिएको थर्मल फिल्डले गुणस्तरका आवश्यकताहरू पूरा गर्ने क्रिस्टलहरू बढ्न मात्र गाह्रो बनाउँदैन, तर निश्चित प्रक्रिया आवश्यकताहरू अन्तर्गत पूर्ण एकल क्रिस्टलहरू पनि बढ्न सक्दैन। यसैले Czochralski monocrystalline सिलिकन उद्योगले थर्मल फिल्ड डिजाइनलाई मुख्य प्रविधिको रूपमा लिन्छ र थर्मल क्षेत्र अनुसन्धान र विकासमा ठूलो जनशक्ति र भौतिक स्रोतहरू लगानी गर्दछ।

थर्मल प्रणाली विभिन्न थर्मल क्षेत्र सामाग्री मिलेर बनेको छ। हामी थर्मल फिल्डमा प्रयोग हुने सामग्रीहरू मात्र संक्षिप्त रूपमा प्रस्तुत गर्नेछौं। थर्मल फिल्डमा तापक्रम वितरण र क्रिस्टल तान्नमा यसको प्रभावको लागि, हामी यसलाई यहाँ विश्लेषण गर्दैनौं। थर्मल फिल्ड सामाग्री क्रिस्टल वृद्धि भ्याकुम भट्टी बुझाउँछ। चेम्बरको संरचनात्मक र थर्मल रूपमा इन्सुलेटेड भागहरू, जुन अर्धचालक पिघल र क्रिस्टल वरिपरि उचित तापक्रम कपडा सिर्जना गर्न आवश्यक छ।

एउटा। थर्मल क्षेत्र संरचनात्मक सामग्री
Czochralski विधि द्वारा एकल क्रिस्टल सिलिकन बढ्नको लागि आधारभूत सहायक सामग्री उच्च शुद्धता ग्रेफाइट हो। ग्रेफाइट सामग्रीले आधुनिक उद्योगमा धेरै महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। Czochralski विधिद्वारा एकल क्रिस्टल सिलिकनको तयारीमा, तिनीहरू थर्मल फिल्ड संरचनात्मक घटकहरू जस्तै हीटरहरू, गाइड ट्यूबहरू, क्रुसिबलहरू, इन्सुलेशन ट्यूबहरू र क्रुसिबल ट्रेहरू रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ।

ग्रेफाइट सामग्री ठूलो मात्रा, प्रक्रिया योग्यता र उच्च तापक्रम प्रतिरोध गुणहरूमा तयारीको सहजताका कारण छनौट गरिएको थियो। हीरा वा ग्रेफाइटको रूपमा कार्बन कुनै पनि तत्व वा यौगिक भन्दा उच्च पिघलने बिन्दु छ। ग्रेफाइट सामग्री धेरै बलियो छ, विशेष गरी उच्च तापमानमा, र यसको विद्युतीय र थर्मल चालकता पनि राम्रो छ। यसको विद्युतीय चालकताले यसलाई हीटर सामग्रीको रूपमा उपयुक्त बनाउँछ, र यसमा सन्तोषजनक थर्मल चालकता छ जसले हीटरद्वारा उत्पन्न तापलाई क्रुसिबल र थर्मल क्षेत्रका अन्य भागहरूमा समान रूपमा वितरण गर्न सक्छ। यद्यपि, उच्च तापमानमा, विशेष गरी लामो दूरीमा, गर्मी स्थानान्तरणको मुख्य मोड विकिरण हो।

ग्रेफाइटका भागहरू प्रारम्भिक रूपमा बाइन्डरसँग मिसाइएका सूक्ष्म कार्बोनेसियस कणहरूको एक्स्ट्रुजन वा आइसोस्टेटिक थिचेर बनाइन्छ। उच्च-गुणस्तर ग्रेफाइट भागहरू सामान्यतया isostatically दबाइन्छ। पूरै टुक्रालाई पहिले कार्बनाइज गरिएको छ र त्यसपछि 3000 डिग्री सेल्सियसको नजिक धेरै उच्च तापमानमा ग्राफिटाइज गरिएको छ। यी मोनोलिथहरूबाट मिसिन गरिएका भागहरू प्रायः उच्च तापक्रममा क्लोरीन युक्त वातावरणमा सेमीकन्डक्टर उद्योग आवश्यकताहरू पूरा गर्न धातुको प्रदूषण हटाउनका लागि शुद्ध गरिन्छ। यद्यपि, उचित शुद्धीकरणको साथमा पनि, धातु प्रदूषण स्तरहरू सिलिकन एकल क्रिस्टल सामग्रीहरू द्वारा अनुमति दिइएको भन्दा उच्च परिमाणको आदेशहरू हुन्। तसर्थ, यी कम्पोनेन्टहरूलाई पग्लन वा क्रिस्टल सतहमा पस्नबाट जोगाउन थर्मल फिल्ड डिजाइनमा हेरचाह गर्नुपर्छ।

ग्रेफाइट सामग्री थोरै पारगम्य छ, जसले भित्र बाँकी धातु सजिलै सतहमा पुग्न अनुमति दिन्छ। थप रूपमा, ग्रेफाइट सतह वरिपरि पर्ज ग्यासमा रहेको सिलिकन मोनोअक्साइडले धेरैजसो सामग्रीहरूमा गहिरो प्रवेश गर्न सक्छ र प्रतिक्रिया गर्न सक्छ।

प्रारम्भिक एकल क्रिस्टल सिलिकन फर्नेस हीटरहरू टंगस्टन र मोलिब्डेनम जस्ता दुर्दम्य धातुहरूबाट बनेका थिए। ग्रेफाइट प्रशोधन प्रविधि परिपक्व भएपछि, ग्रेफाइट घटकहरू बीचको जडानहरूको विद्युतीय गुणहरू स्थिर हुन्छन्, र एकल क्रिस्टल सिलिकन फर्नेस हीटरहरूले टंगस्टन र मोलिब्डेनम र अन्य सामग्री हिटरहरू पूर्ण रूपमा प्रतिस्थापन गरेका छन्। वर्तमानमा सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने ग्रेफाइट सामग्री आइसोस्टेटिक ग्रेफाइट हो। सेमिसेराले उच्च गुणस्तरको आइसोस्टेटिकली प्रेस ग्रेफाइट सामग्रीहरू प्रदान गर्न सक्छ।

Czochralski एकल क्रिस्टल सिलिकन फर्नेसहरूमा, C/C कम्पोजिट सामग्रीहरू कहिलेकाहीं प्रयोग गरिन्छ, र अब बोल्ट, नट, क्रुसिबल, लोड-बेयरिङ प्लेटहरू र अन्य घटकहरू निर्माण गर्न प्रयोग गरिन्छ। कार्बन/कार्बन (c/c) कम्पोजिट सामग्रीहरू कार्बन फाइबर प्रबलित कार्बन-आधारित मिश्रित सामग्री हुन्। तिनीहरूसँग उच्च विशिष्ट शक्ति, उच्च विशिष्ट मोड्युलस, कम थर्मल विस्तार गुणांक, राम्रो विद्युत चालकता, ठूलो फ्र्याक्चर कठोरता, कम विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण, थर्मल झटका प्रतिरोध, जंग प्रतिरोध, उच्च तापमान प्रतिरोध जस्ता उत्कृष्ट गुणहरूको श्रृंखला छ र हाल व्यापक रूपमा छ। नयाँ प्रकारको उच्च तापमान प्रतिरोधी संरचनात्मक सामग्रीको रूपमा एयरोस्पेस, रेसिङ, बायोमटेरियल र अन्य क्षेत्रहरूमा प्रयोग गरिन्छ। हाल, घरेलु C/C कम्पोजिट सामग्रीहरूले सामना गरेको मुख्य अवरोध लागत र औद्योगिकीकरण मुद्दाहरू हुन्।

थर्मल क्षेत्रहरू सिर्जना गर्न प्रयोग गरिने धेरै अन्य सामग्रीहरू छन्। कार्बन फाइबर प्रबलित ग्रेफाइटमा राम्रो मेकानिकल गुणहरू छन्; यद्यपि, यो अधिक महँगो छ र अन्य डिजाइन आवश्यकताहरू लागू गर्दछ। सिलिकन कार्बाइड (SiC) धेरै तरिकामा ग्रेफाइट भन्दा राम्रो सामग्री हो, तर यो धेरै महँगो र ठूलो-भोल्युम पार्ट्स बनाउन गाह्रो छ। जे होस्, SiC प्राय: CVD कोटिंगको रूपमा प्रयोग गरिन्छ आक्रामक सिलिकन मोनोअक्साइड ग्यासको सम्पर्कमा ग्रेफाइट भागहरूको जीवन बढाउन र ग्रेफाइटबाट प्रदूषण कम गर्न। बाक्लो CVD सिलिकन कार्बाइड कोटिंगले प्रभावकारी रूपमा माइक्रोपोरस ग्रेफाइट सामग्री भित्रको दूषित पदार्थहरूलाई सतहमा पुग्नबाट रोक्छ।

अर्को CVD कार्बन हो, जसले ग्रेफाइट भागहरूको शीर्षमा पनि बाक्लो तह बनाउन सक्छ। अन्य उच्च-तापमान प्रतिरोधी सामग्रीहरू, जस्तै मोलिब्डेनम वा सिरेमिक सामग्रीहरू जुन वातावरणसँग मिल्दोजुल्दो छ, पग्लने प्रदूषणको जोखिम नभएको ठाउँमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। यद्यपि, अक्साइड सिरेमिकको उच्च तापक्रममा ग्रेफाइट सामग्रीसँग प्रत्यक्ष सम्पर्कको लागि सीमित उपयुक्तता हुन्छ, इन्सुलेशन आवश्यक भएमा प्रायः केही विकल्पहरू छोडिन्छ। एउटा हेक्सागोनल बोरोन नाइट्राइड हो (कहिलेकाहीँ समान गुणहरूको कारणले सेतो ग्रेफाइट भनिन्छ), तर यसमा कमजोर मेकानिकल गुणहरू छन्। मोलिब्डेनम सामान्यतया उच्च तापमान अनुप्रयोगहरूको लागि उचित छ किनभने यसको मध्यम लागत, सिलिकन क्रिस्टलहरूमा कम विचलन, र कम अलगाव गुणांक, लगभग 5 × 108, जसले क्रिस्टल संरचना नष्ट गर्नु अघि केही मोलिब्डेनम प्रदूषणलाई अनुमति दिन्छ।

दुई थर्मल क्षेत्र इन्सुलेशन सामग्री
सबैभन्दा सामान्य रूपमा प्रयोग गरिएको इन्सुलेशन सामग्री कार्बन विभिन्न रूपहरूमा महसुस गरिन्छ। कार्बन फेल पातलो फाइबरबाट बनेको हुन्छ जसले थर्मल इन्सुलेशनको रूपमा काम गर्दछ किनभने तिनीहरूले थर्मल विकिरणलाई छोटो दूरीमा धेरै पटक रोक्छन्। सफ्ट कार्बन फेल्ट सामग्रीको तुलनात्मक रूपमा पातलो पानाहरूमा बुनेको छ, जुन त्यसपछि इच्छित आकारमा काटिन्छ र उचित त्रिज्यामा कडा झुकाईन्छ। छरिएको फाइबरलाई थप ठोस र स्टाइलिश वस्तुमा जोड्नका लागि कार्बन युक्त बाइन्डरको प्रयोग गरी उपचार गरिएको फेल्ट समान फाइबर सामग्रीबाट बनेको हुन्छ। बाइन्डरको सट्टा कार्बनको रासायनिक वाष्प भण्डारण प्रयोग गर्नाले सामग्रीको मेकानिकल गुणहरू सुधार गर्न सक्छ।

सामान्यतया, इन्सुलेट क्युर्ड फेलको बाहिरी सतहलाई लगातार ग्रेफाइट कोटिंग वा पन्नीले क्षरण र पहिरनका साथै कण प्रदूषण कम गर्नको लागि लेपित गरिन्छ। अन्य प्रकारका कार्बन-आधारित इन्सुलेशन सामग्रीहरू पनि अवस्थित छन्, जस्तै कार्बन फोम। सामान्यतया, ग्राफिटाइज्ड सामग्रीहरू स्पष्ट रूपमा रुचाइन्छ किनभने ग्राफिटाइजेसनले फाइबरको सतह क्षेत्रलाई धेरै कम गर्छ। यी उच्च सतह क्षेत्र सामग्रीहरूले धेरै कम आउटग्यास गर्न अनुमति दिन्छ र भट्टीलाई उपयुक्त भ्याकुममा तान्न कम समय लाग्छ। अर्को प्रकार C/C कम्पोजिट सामग्री हो, जसमा हल्का तौल, उच्च क्षति सहनशीलता, र उच्च शक्ति जस्ता उत्कृष्ट सुविधाहरू छन्। ग्रेफाइट भागहरू प्रतिस्थापन गर्न थर्मल क्षेत्रहरूमा प्रयोग गरिन्छ, जसले महत्त्वपूर्ण रूपमा ग्रेफाइट भागहरूको प्रतिस्थापन आवृत्ति घटाउँछ र एकल क्रिस्टल गुणस्तर र उत्पादन स्थिरता सुधार गर्दछ।

कच्चा मालको वर्गीकरण अनुसार, कार्बन फेल्टलाई पोलीएक्रिलोनिट्रिल-आधारित कार्बन फेल्ट, भिस्कोस-आधारित कार्बन फेल्ट, र डामर-आधारित कार्बन फेल्टमा विभाजन गर्न सकिन्छ।

Polyacrylonitrile-आधारित कार्बन फेलमा ठूलो खरानी सामग्री हुन्छ, र उच्च-तापमान उपचार पछि मोनोफिलामेन्टहरू भंगुर हुन्छन्। सञ्चालनको क्रममा, धुलो सजिलै भट्टी वातावरण प्रदूषित गर्न उत्पादन गरिन्छ। एकै समयमा, फाइबरहरू सजिलैसँग मानव छिद्रहरू र श्वासप्रश्वास पथहरूमा प्रवेश गर्छन्, जसले मानव स्वास्थ्यलाई हानि पुर्‍याउँछ; भिस्कोस-आधारित कार्बन फेल यसमा राम्रो थर्मल इन्सुलेशन गुणहरू छन्, गर्मी उपचार पछि अपेक्षाकृत नरम छ, र धुलो उत्पादन गर्ने सम्भावना कम छ। यद्यपि, भिस्कोस-आधारित स्ट्र्यान्डहरूको क्रस-सेक्शनको अनियमित आकार हुन्छ र त्यहाँ फाइबर सतहमा धेरै भित्ताहरू छन्, जुन Czochralski एकल क्रिस्टल सिलिकन फर्नेसमा अक्सिडाइजिंग वातावरणको उपस्थितिमा बन्न सजिलो हुन्छ। CO2 जस्ता ग्यासहरूले एकल क्रिस्टल सिलिकन सामग्रीहरूमा अक्सिजन र कार्बन तत्वहरूको वर्षा निम्त्याउँछ। मुख्य निर्माताहरू जर्मन SGL र अन्य कम्पनीहरू समावेश छन्। हाल, पिच-आधारित कार्बन फेल्ट अर्धचालक एकल क्रिस्टल उद्योगमा सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ, र यसको थर्मल इन्सुलेशन प्रदर्शन टाँसिने कार्बन फेल्ट भन्दा राम्रो छ। गम-आधारित कार्बन फेल्ट कम छ, तर डामर-आधारित कार्बन फेलमा उच्च शुद्धता र कम धुलो उत्सर्जन हुन्छ। उत्पादकहरूले जापानको कुरेहा केमिकल, ओसाका ग्यास, आदि समावेश गर्दछ।

कार्बन फेल्टको आकार स्थिर नभएकोले यसलाई सञ्चालन गर्न असुविधाजनक छ। अब धेरै कम्पनीहरूले कार्बन फेल्टमा आधारित नयाँ थर्मल इन्सुलेशन सामग्री विकास गरेका छन् - ठीक कार्बन फेल्ट। ठीक गरिएको कार्बन फेललाई हार्ड फेल पनि भनिन्छ। यो एक कार्बन अनुभूति हो जसको निश्चित आकार र आत्म-स्थायित्व रेजिन, टुक्रा टुक्रा, ठोस र कार्बनाइज्ड संग गर्भवती भएपछि।

एकल क्रिस्टल सिलिकनको वृद्धि गुणस्तर थर्मल क्षेत्र वातावरण द्वारा सीधा प्रभावित छ, र कार्बन फाइबर इन्सुलेशन सामग्री यस वातावरण मा एक प्रमुख भूमिका खेल्छ। कार्बन फाइबर थर्मल इन्सुलेशन सफ्ट फीलले अझै पनि फोटोभोल्टिक सेमीकन्डक्टर उद्योगमा यसको लागत फाइदाहरू, उत्कृष्ट थर्मल इन्सुलेशन प्रभाव, लचिलो डिजाइन र अनुकूलन आकारको कारणले महत्त्वपूर्ण फाइदा ओगटेको छ। थप रूपमा, कार्बन फाइबर कठोर इन्सुलेशनले यसको निश्चित शक्ति र उच्च अपरेटिबिलिटीको कारण थर्मल फिल्ड सामग्री बजारमा विकासको लागि ठूलो ठाउँ पाउनेछ। हामी थर्मल इन्सुलेशन सामग्रीको क्षेत्रमा अनुसन्धान र विकास गर्न प्रतिबद्ध छौं र फोटोभोल्टिक सेमीकन्डक्टर उद्योगको समृद्धि र विकासलाई प्रवर्द्धन गर्न उत्पादन प्रदर्शनलाई निरन्तर अनुकूलन गर्छौं।