Die groeiproses van enkelkristalsilikon word volledig in die termiese veld uitgevoer.'n Goeie termiese veld is bevorderlik vir die verbetering van kristalkwaliteit en het 'n hoë kristallisasiedoeltreffendheid.Die ontwerp van die termiese veld bepaal grootliks die veranderinge en veranderinge in temperatuurgradiënte in die dinamiese termiese veld.Die vloei van gas in die oondkamer en die verskil in materiale wat in die termiese veld gebruik word, bepaal direk die lewensduur van die termiese veld.’n Onredelik ontwerpte termiese veld maak dit nie net moeilik om kristalle te kweek wat aan kwaliteitvereistes voldoen nie, maar kan ook nie volledige enkelkristalle onder sekere prosesvereistes kweek nie.Dit is hoekom die Czochralski monokristallyne silikonbedryf termiese veldontwerp as die kerntegnologie beskou en groot mannekrag en materiaalbronne in termiese veldnavorsing en -ontwikkeling belê.
Die termiese stelsel bestaan uit verskeie termiese veldmateriale.Ons sal slegs kortliks die materiale wat in die termiese veld gebruik word, bekendstel.Wat die temperatuurverspreiding in die termiese veld en die impak daarvan op kristaltrekking betref, sal ons dit nie hier ontleed nie.Die termiese veldmateriaal verwys na die kristalgroeivakuumoond.Strukturele en termies geïsoleerde gedeeltes van die kamer, wat noodsaaklik is om die regte temperatuur lap rondom die halfgeleier smelt en kristalle te skep.
een.termiese veld strukturele materiale
Die basiese ondersteuningsmateriaal vir die groei van enkelkristal-silikon volgens Czochralski-metode is hoë-suiwer grafiet.Grafietmateriale speel 'n baie belangrike rol in die moderne industrie.In die voorbereiding van enkelkristal silikon deur die Czochralski metode, kan hulle gebruik word as termiese veld strukturele komponente soos verwarmers, geleidingsbuise, smeltkroeses, isolasiebuise en smeltkroesbakke.
Grafiet materiaal is gekies as gevolg van die gemak van voorbereiding in groot volumes, verwerkbaarheid en hoë temperatuur weerstand eienskappe.Koolstof in die vorm van diamant of grafiet het 'n hoër smeltpunt as enige element of verbinding.Grafietmateriaal is redelik sterk, veral by hoë temperature, en die elektriese en termiese geleidingsvermoë daarvan is ook redelik goed.Die elektriese geleidingsvermoë daarvan maak dit geskik as 'n verwarmermateriaal, en dit het 'n bevredigende termiese geleidingsvermoë wat die hitte wat deur die verwarmer opgewek word eweredig na die smeltkroes en ander dele van die termiese veld kan versprei.By hoë temperature, veral oor lang afstande, is die hoofmodus van hitte-oordrag egter straling.
Grafietdele word aanvanklik gevorm deur ekstrusie of isostatiese persing van fyn koolstofhoudende deeltjies gemeng met 'n bindmiddel.Grafietonderdele van hoë gehalte word gewoonlik isostaties gedruk.Die hele stuk word eers gekarboniseer en dan gegrafitiseer teen baie hoë temperature, naby 3000°C.Onderdele wat uit hierdie monoliete gemasjineer word, word dikwels in 'n chloorbevattende atmosfeer by hoë temperature gesuiwer om metaalbesoedeling te verwyder om aan die halfgeleier-industrievereistes te voldoen.Selfs met behoorlike suiwering is metaalbesoedelingsvlakke egter ordes van grootte hoër as wat deur silikon-enkelkristalmateriale toegelaat word.Daarom moet sorg gedra word in termiese veldontwerp om te verhoed dat kontaminasie van hierdie komponente die smelt- of kristaloppervlak binnedring.
Grafietmateriaal is effens deurlaatbaar, wat toelaat dat oorblywende metaal binne maklik die oppervlak bereik.Daarbenewens kan die silikonmonoksied teenwoordig in die suiweringsgas rondom die grafietoppervlak diep in die meeste materiale binnedring en reageer.
Vroeë enkelkristal silikon oondverwarmers is gemaak van vuurvaste metale soos wolfram en molibdeen.Soos die grafietverwerkingstegnologie verouder, word die elektriese eienskappe van die verbindings tussen grafietkomponente stabiel, en enkelkristal silikonoondverwarmers het wolfram en molibdeen en ander materiaalverwarmers heeltemal vervang.Die mees gebruikte grafietmateriaal tans is isostatiese grafiet.semicera kan hoë kwaliteit isostaties geperste grafietmateriaal verskaf.
In Czochralski enkelkristal silikon oonde, word C/C saamgestelde materiale soms gebruik, en word nou gebruik om boute, moere, smeltkroeë, lasdraende plate en ander komponente te vervaardig.Koolstof/koolstof (c/c) saamgestelde materiale is koolstofveselversterkte koolstofgebaseerde saamgestelde materiale.Hulle het hoë spesifieke sterkte, hoë spesifieke modulus, lae termiese uitsettingskoëffisiënt, goeie elektriese geleidingsvermoë, groot breuktaaiheid, lae soortlike gewig, termiese skokweerstand, korrosiebestandheid, Dit het 'n reeks uitstekende eienskappe soos hoë temperatuurweerstand en is tans wyd gebruik in lugvaart, wedrenne, biomateriale en ander velde as 'n nuwe tipe hoë-temperatuurbestande strukturele materiaal.Op die oomblik is die belangrikste knelpunt wat huishoudelike C/C-saamgestelde materiale ondervind, koste- en industrialisasiekwessies.
Daar is baie ander materiale wat gebruik word om termiese velde te skep.Koolstofveselversterkte grafiet het beter meganiese eienskappe;dit is egter duurder en stel ander ontwerpvereistes.Silikonkarbied (SiC) is in baie opsigte 'n beter materiaal as grafiet, maar dit is baie duurder en moeiliker om grootvolume-onderdele te vervaardig.SiC word egter dikwels as 'n CVD-bedekking gebruik om die lewensduur van grafietdele wat aan aggressiewe silikonmonoksiedgas blootgestel word, te verhoog en ook om besoedeling van grafiet te verminder.Die digte CVD-silikonkarbiedbedekking verhoed effektief dat kontaminante binne die mikroporeuse grafietmateriaal die oppervlak bereik.
Die ander is CVD-koolstof, wat ook 'n digte laag bo-op grafietdele kan vorm.Ander hoë-temperatuurbestande materiale, soos molibdeen of keramiekmateriaal wat met die omgewing versoenbaar is, kan gebruik word waar daar geen risiko van besoedeling van die smelt is nie.Oksiedkeramiek het egter beperkte geskiktheid vir direkte kontak met grafietmateriale by hoë temperature, wat dikwels min alternatiewe laat as isolasie benodig word.Een is seskantige boornitried (soms genoem wit grafiet as gevolg van soortgelyke eienskappe), maar dit het swak meganiese eienskappe.Molibdeen is oor die algemeen redelik vir hoë temperatuurtoepassings vanweë die matige koste daarvan, lae diffusiwiteit in silikonkristalle en lae segregasiekoëffisiënt, ongeveer 5 × 108, wat 'n mate van molibdeenbesmetting moontlik maak voordat die kristalstruktuur vernietig word.
twee.Termiese veld isolasie materiaal
Die mees gebruikte isolasiemateriaal is koolstofvilt in verskillende vorme.Koolstofvilt word gemaak van dun vesels wat as termiese isolasie dien omdat dit termiese bestraling baie keer oor 'n kort afstand blokkeer.Sagte koolstofvilt word in relatief dun velle materiaal geweef, wat dan in die verlangde vorm gesny en styf gebuig word tot 'n redelike radius.Geharde vilt is saamgestel uit soortgelyke veselmateriaal, met behulp van 'n koolstofbevattende bindmiddel om die verspreide vesels in 'n meer soliede en stylvolle voorwerp te verbind.Die gebruik van chemiese dampneerslag van koolstof in plaas van bindmiddels kan die meganiese eienskappe van die materiaal verbeter.
Tipies word die buitenste oppervlak van isolerende geharde vilt bedek met 'n deurlopende grafietbedekking of foelie om erosie en slytasie sowel as deeltjiebesoedeling te verminder.Ander tipes koolstofgebaseerde isolasiemateriaal bestaan ook, soos koolstofskuim.Oor die algemeen word gegrafitiseerde materiale duidelik verkies omdat grafitisering die oppervlakarea van die vesel aansienlik verminder.Hierdie materiaal met 'n hoë oppervlak laat baie minder ontgas toe en neem minder tyd om die oond na 'n behoorlike vakuum te trek.Die ander tipe is C/C saamgestelde materiaal, wat uitstaande kenmerke het soos ligte gewig, hoë skadeverdraagsaamheid en hoë sterkte.Word in termiese velde gebruik om grafietonderdele te vervang, wat die vervangingsfrekwensie van grafietonderdele aansienlik verminder en enkelkristalkwaliteit en produksiestabiliteit verbeter.
Volgens die klassifikasie van grondstowwe kan koolstofvilt verdeel word in poliakrielonitril-gebaseerde koolstofvilt, viskose-gebaseerde koolstofvilt en asfalt-gebaseerde koolstofvilt.
Poliakrielonitril-gebaseerde koolstofvilt het 'n groot as-inhoud, en die monofilamente word bros na hoë-temperatuur behandeling.Tydens werking word stof maklik geproduseer om die oondomgewing te besoedel.Terselfdertyd betree die vesels maklik menslike porieë en asemhalingskanale, wat skade aan menslike gesondheid veroorsaak;viskose-gebaseerde koolstofvilt Dit het goeie termiese isolasie-eienskappe, is relatief sag na hittebehandeling en is minder geneig om stof te produseer.Die deursnee van die viskose-gebaseerde stringe het egter 'n onreëlmatige vorm en daar is baie klowe op die veseloppervlak, wat maklik is om te vorm in die teenwoordigheid van 'n oksiderende atmosfeer in 'n Czochralski enkelkristal silikon oond.Gasse soos CO2 veroorsaak die presipitasie van suurstof en koolstofelemente in enkelkristal silikonmateriale.Die belangrikste vervaardigers sluit Duitse SGL en ander maatskappye in.Tans is pikgebaseerde koolstofvilt die algemeenste wat in die halfgeleier-enkelkristalbedryf gebruik word, en die termiese isolasieprestasie daarvan is beter as dié van taai koolstofvilt.Gom-gebaseerde koolstofvilt is minderwaardig, maar asfalt-gebaseerde koolstofvilt het hoër suiwerheid en laer stofvrystelling.Vervaardigers sluit in Japan se Kureha Chemical, Osaka Gas, ens.
Aangesien die vorm van die koolstofvilt nie vas is nie, is dit ongerieflik om te werk.Nou het baie maatskappye 'n nuwe termiese isolasiemateriaal ontwikkel wat op koolstofvilt gebaseer is - geharde koolstofvilt.Geharde koolstofvilt word ook harde vilt genoem.Dit is 'n koolstofvilt wat 'n sekere vorm en selfvolhoubaarheid het nadat dit met hars geïmpregneer, gelamineer, gestol en verkool is.
Die groeikwaliteit van enkelkristalsilikon word direk deur die termiese veldomgewing beïnvloed, en koolstofveselisolasiemateriaal speel 'n sleutelrol in hierdie omgewing.Koolstofvesel termiese isolasie sagte vilt beklee steeds 'n aansienlike voordeel in die fotovoltaïese halfgeleierbedryf vanweë die kostevoordele, uitstekende termiese isolasie-effek, buigsame ontwerp en aanpasbare vorm.Daarbenewens sal stewige isolasievilt van koolstofvesel groter ruimte vir ontwikkeling in die mark vir termiese veldmateriaal hê vanweë die sekere sterkte en hoër werkbaarheid daarvan.Ons is verbind tot navorsing en ontwikkeling op die gebied van termiese isolasiemateriaal en optimaliseer voortdurend produkprestasie om die welvaart en ontwikkeling van die fotovoltaïese halfgeleierbedryf te bevorder.
Postyd: 15 Mei 2024