Tək kristal silisiumun böyümə prosesi tamamilə istilik sahəsində həyata keçirilir.Yaxşı bir istilik sahəsi kristal keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq üçün əlverişlidir və yüksək kristallaşma səmərəliliyinə malikdir.İstilik sahəsinin dizaynı əsasən dinamik istilik sahəsində temperatur gradientlərindəki dəyişiklikləri və dəyişiklikləri müəyyən edir.Fırın kamerasında qaz axını və istilik sahəsində istifadə olunan materialların fərqi birbaşa istilik sahəsinin xidmət müddətini təyin edir.Əsassız şəkildə dizayn edilmiş istilik sahəsi keyfiyyət tələblərinə cavab verən kristalların yetişdirilməsini çətinləşdirir, həm də müəyyən proses tələbləri altında tam monokristalları yetişdirə bilmir.Buna görə də Czochralski monokristal silisium sənayesi istilik sahəsinin dizaynını əsas texnologiya hesab edir və istilik sahəsinin tədqiqi və inkişafı üçün böyük işçi qüvvəsi və material resursları yatırır.
İstilik sistemi müxtəlif istilik sahəsi materiallarından ibarətdir.Biz yalnız termal sahədə istifadə olunan materialları qısaca təqdim edəcəyik.İstilik sahəsində temperaturun paylanmasına və onun kristal çəkilməsinə təsirinə gəlincə, biz burada onu təhlil etməyəcəyik.İstilik sahəsinin materialı kristal artım vakuum sobasına aiddir.Yarımkeçirici ərimə və kristallar ətrafında lazımi temperatur parça yaratmaq üçün vacib olan kameranın struktur və istilik izolyasiya edilmiş hissələri.
bir.istilik sahəsinin struktur materialları
Czochralski üsulu ilə monokristal silisium yetişdirmək üçün əsas dəstəkləyici material yüksək təmizlikli qrafitdir.Qrafit materialları müasir sənayedə çox mühüm rol oynayır.Czochralski üsulu ilə monokristal silisiumunun hazırlanmasında onlar qızdırıcılar, istiqamətləndirici borular, tigelər, izolyasiya boruları və nimçələr kimi istilik sahəsinin struktur komponentləri kimi istifadə edilə bilər.
Qrafit materialı böyük həcmdə hazırlanma asanlığı, emal qabiliyyəti və yüksək temperatura davamlılıq xüsusiyyətlərinə görə seçilib.Almaz və ya qrafit şəklində olan karbon hər hansı element və ya birləşmədən daha yüksək ərimə nöqtəsinə malikdir.Qrafit materialı xüsusilə yüksək temperaturda kifayət qədər güclüdür və onun elektrik və istilik keçiriciliyi də olduqca yaxşıdır.Onun elektrik keçiriciliyi onu qızdırıcı material kimi uyğun edir və qızdırıcının yaratdığı istiliyi tige və istilik sahəsinin digər hissələrinə bərabər paylaya bilən qənaətbəxş bir istilik keçiriciliyinə malikdir.Bununla belə, yüksək temperaturda, xüsusilə uzun məsafələrdə, istilik ötürülməsinin əsas rejimi radiasiyadır.
Qrafit hissələri əvvəlcə bağlayıcı ilə qarışdırılmış incə karbonlu hissəciklərin ekstruziyası və ya izostatik preslənməsi ilə formalaşır.Yüksək keyfiyyətli qrafit hissələri adətən izostatik olaraq preslənir.Bütün parça əvvəlcə kömürləşir, sonra isə 3000°C-ə yaxın çox yüksək temperaturda qrafitləşir.Bu monolitlərdən işlənmiş hissələr, yarımkeçirici sənaye tələblərinə uyğun olmaq üçün metal çirklənməsini aradan qaldırmaq üçün tez-tez yüksək temperaturda xlor tərkibli atmosferdə təmizlənir.Bununla belə, lazımi təmizlənmə ilə belə, metal çirklənmə səviyyələri silikon monokristal materialları tərəfindən icazə veriləndən daha yüksəkdir.Buna görə də, bu komponentlərin çirklənməsinin ərimə və ya kristal səthinə daxil olmasının qarşısını almaq üçün istilik sahəsinin dizaynında diqqətli olmaq lazımdır.
Qrafit materialı bir qədər keçiricidir, bu da içəridə qalan metalın səthə asanlıqla çatmasına imkan verir.Bundan əlavə, qrafit səthinin ətrafındakı təmizləyici qazda mövcud olan silikon monoksit əksər materialların dərinliyinə nüfuz edə və reaksiya verə bilər.
Erkən monokristal silikon soba qızdırıcıları volfram və molibden kimi odadavamlı metallardan hazırlanmışdır.Qrafit emalı texnologiyası yetişdikcə, qrafit komponentləri arasındakı əlaqələrin elektrik xüsusiyyətləri sabit olur və monokristal silikon soba qızdırıcıları volfram və molibden və digər material qızdırıcılarını tamamilə əvəz etdi.Hal-hazırda ən çox istifadə edilən qrafit materialı izostatik qrafitdir.semicera yüksək keyfiyyətli izostatik preslənmiş qrafit materialları təmin edə bilər.
Czochralski monokristal silikon sobalarında bəzən C/C kompozit materiallardan istifadə olunur və indi boltlar, qoz-fındıqlar, tigelər, yükdaşıyan lövhələr və digər komponentlərin istehsalı üçün istifadə olunur.Karbon/karbon (c/c) kompozit materiallar karbon lifi ilə gücləndirilmiş karbon əsaslı kompozit materiallardır.Onlar yüksək xüsusi gücə, yüksək xüsusi modula, aşağı istilik genişlənmə əmsalı, yaxşı elektrik keçiriciliyinə, böyük qırılma möhkəmliyinə, aşağı xüsusi çəkiyə, termal şok müqavimətinə, korroziyaya davamlılığa malikdirlər. Yüksək temperatur müqaviməti kimi bir sıra əla xüsusiyyətlərə malikdir və hazırda geniş yayılmışdır. aerokosmik, yarış, biomateriallar və digər sahələrdə yüksək temperatura davamlı struktur materialının yeni növü kimi istifadə olunur.Hazırda yerli C/C kompozit materiallarının qarşılaşdığı əsas darboğaz qiymət və sənayeləşmə məsələləridir.
İstilik sahələri yaratmaq üçün istifadə olunan bir çox başqa materiallar var.Karbon lifi ilə gücləndirilmiş qrafit daha yaxşı mexaniki xüsusiyyətlərə malikdir;lakin daha bahalıdır və digər dizayn tələblərini qoyur.Silikon karbid (SiC) bir çox cəhətdən qrafitdən daha yaxşı materialdır, lakin çox daha bahalı və böyük həcmli hissələri hazırlamaq çətindir.Bununla belə, SiC tez-tez aqressiv silikon monoksit qazına məruz qalan qrafit hissələrinin ömrünü artırmaq və həmçinin qrafitdən çirklənməni azaltmaq üçün CVD örtüyü kimi istifadə olunur.Sıx CVD silisium karbid örtüyü mikroməsaməli qrafit materialının içindəki çirkləndiricilərin səthə çatmasının qarşısını effektiv şəkildə alır.
Digəri CVD karbonudur ki, o da qrafit hissələrinin üstündə sıx təbəqə yarada bilir.Ətraf mühitə uyğun olan molibden və ya keramika kimi digər yüksək temperatura davamlı materiallar, ərimənin çirklənmə riski olmadığı yerlərdə istifadə edilə bilər.Bununla belə, oksid keramika yüksək temperaturda qrafit materialları ilə birbaşa təmas üçün məhdud uyğunluğa malikdir və izolyasiya tələb olunarsa, çox vaxt bir neçə alternativ buraxır.Bunlardan biri altıbucaqlı bor nitrididir (bəzən oxşar xüsusiyyətlərə görə ağ qrafit adlanır), lakin zəif mexaniki xüsusiyyətlərə malikdir.Molibden ümumiyyətlə yüksək temperatur tətbiqləri üçün münasib qiymətə, silisium kristallarında aşağı yayılma qabiliyyətinə və aşağı seqreqasiya əmsalı (təxminən 5 × 108) səbəbindən məqbuldur ki, bu da kristal strukturunu məhv etməzdən əvvəl bəzi molibden çirklənməsinə imkan verir.
iki.İstilik sahəsinin izolyasiya materialları
Ən çox istifadə edilən izolyasiya materialı müxtəlif formalarda olan karbon hissdir.Karbon keçəsi istilik izolyasiyası kimi çıxış edən nazik liflərdən hazırlanır, çünki onlar istilik şüalarının qısa məsafədə dəfələrlə qarşısını alırlar.Yumşaq karbon keçə nisbətən nazik material təbəqələrinə toxunur, daha sonra istədiyiniz forma kəsilir və ağlabatan radiusa möhkəm bükülür.Müalicə olunan keçə, dağılmış lifləri daha möhkəm və qəşəng bir obyektə birləşdirmək üçün karbon tərkibli bağlayıcıdan istifadə edərək oxşar lif materiallarından ibarətdir.Bağlayıcılar əvəzinə karbonun kimyəvi buxar çökdürülməsi materialın mexaniki xüsusiyyətlərini yaxşılaşdıra bilər.
Tipik olaraq, eroziya və aşınma, eləcə də hissəciklərlə çirklənməni azaltmaq üçün izolyasiya edici bərkidilmiş keçənin xarici səthi davamlı qrafit örtük və ya folqa ilə örtülmüşdür.Karbon köpük kimi digər karbon əsaslı izolyasiya materialları da mövcuddur.Ümumiyyətlə, qrafitləşdirilmiş materiallara açıq şəkildə üstünlük verilir, çünki qrafitləşmə lifin səthini xeyli azaldır.Bu yüksək səth sahəsi materialları daha az qaz atmağa imkan verir və sobanı lazımi vakuuma çəkmək üçün daha az vaxt tələb edir.Digər növ, yüngül çəki, yüksək zədələrə dözümlülük və yüksək möhkəmlik kimi görkəmli xüsusiyyətlərə malik olan C/C kompozit materialdır.Qrafit hissələrinin dəyişdirilməsi tezliyini əhəmiyyətli dərəcədə azaldan və monokristal keyfiyyətini və istehsal sabitliyini yaxşılaşdıran qrafit hissələrini əvəz etmək üçün istilik sahələrində istifadə olunur.
Xammalın təsnifatına görə, karbon keçə poliakrilonitril əsaslı karbon keçə, viskoza əsaslı karbon keçə və asfalt əsaslı karbon keçə bölünə bilər.
Poliakrilonitril əsaslı karbon keçə böyük kül tərkibinə malikdir və monofilamentlər yüksək temperaturda müalicədən sonra kövrək olur.Əməliyyat zamanı soba mühitini çirkləndirmək üçün asanlıqla toz əmələ gəlir.Eyni zamanda, liflər asanlıqla insan məsamələrinə və tənəffüs yollarına daxil olur və insan sağlamlığına zərər verir;viskoza əsaslı karbon keçə O, yaxşı istilik izolyasiya xüsusiyyətlərinə malikdir, istilik müalicəsindən sonra nisbətən yumşaqdır və toz çıxarma ehtimalı azdır.Bununla belə, viskoza əsaslı iplərin kəsişməsi qeyri-müntəzəm formaya malikdir və lif səthində çoxlu yarğanlar var, Czochralski monokristal silisium sobasında oksidləşdirici atmosferin mövcudluğunda asanlıqla əmələ gəlir.CO2 kimi qazlar monokristal silisium materiallarında oksigen və karbon elementlərinin çökməsinə səbəb olur.Əsas istehsalçılar arasında Alman SGL və digər şirkətlər var.Hazırda yarımkeçirici monokristal sənayesində meydança əsaslı karbon keçə ən çox istifadə olunur və onun istilik izolyasiya göstəriciləri yapışqan karbon keçəsindən daha yaxşıdır.Saqqız əsaslı karbon keçə daha aşağıdır, lakin asfalt əsaslı karbon keçə yüksək təmizliyə və daha az toz emissiyasına malikdir.İstehsalçılar arasında Yaponiyanın Kureha Chemical, Osaka Gas və s.
Karbon keçəsinin forması sabit olmadığı üçün işləmək əlverişsizdir.İndi bir çox şirkətlər karbon keçə əsasında yeni istilik izolyasiya materialı hazırlayıblar - qurudulmuş karbon keçə.Qurumuş karbon keçəsinə sərt keçə də deyilir.Bu, qatranla hopdurulmuş, laminasiya edilmiş, bərkimiş və karbonlaşdıqdan sonra müəyyən formaya və öz-özünə davamlılığa malik olan karbon keçədir.
Tək kristal silisiumun böyümə keyfiyyəti birbaşa istilik sahəsi mühitindən təsirlənir və karbon lifli izolyasiya materialları bu mühitdə əsas rol oynayır.Karbon lifli istilik izolyasiyası yumşaq keçə hələ də qiymət üstünlükləri, əla istilik izolyasiya effekti, çevik dizayn və fərdiləşdirilə bilən forması səbəbindən fotovoltaik yarımkeçiricilər sənayesində əhəmiyyətli bir üstünlük təşkil edir.Bundan əlavə, karbon lifli sərt izolyasiya hissesi, müəyyən gücü və daha yüksək işləmə qabiliyyətinə görə istilik sahəsi materialları bazarında inkişaf üçün daha çox yerə sahib olacaqdır.Fotovoltaik yarımkeçiricilər sənayesinin çiçəklənməsini və inkişafını təşviq etmək üçün istilik izolyasiya materialları sahəsində tədqiqat və inkişaf etdirməyə sadiqik və məhsulun performansını davamlı olaraq optimallaşdırırıq.
Göndərmə vaxtı: 15 may 2024-cü il