Нэг талст цахиурын өсөлтийн процесс нь дулааны талбайд бүрэн явагддаг. Сайн дулааны талбар нь болор чанарыг сайжруулахад тустай бөгөөд талсжих өндөр үр ашигтай байдаг. Дулааны талбайн дизайн нь динамик дулааны талбайн температурын градиентийн өөрчлөлт, өөрчлөлтийг ихээхэн тодорхойлдог. Зуухны камер дахь хийн урсгал болон дулааны талбайд ашигласан материалын ялгаа нь дулааны талбайн ашиглалтын хугацааг шууд тодорхойлдог. Үндэслэлгүй зохион бүтээсэн дулааны талбай нь чанарын шаардлага хангасан талстыг ургуулахад хүндрэл учруулаад зогсохгүй тодорхой процессын шаардлагын дагуу бүрэн дан талстыг ургуулж чадахгүй. Ийм учраас Чехральскийн монокристал цахиурын үйлдвэр нь дулааны талбайн дизайныг үндсэн технологи гэж үздэг бөгөөд дулааны талбайн судалгаа, боловсруулалтад асар их хүн хүч, материаллаг нөөцийг зарцуулдаг.
Дулааны систем нь янз бүрийн дулааны талбайн материалаас бүрдэнэ. Бид зөвхөн дулааны талбайд ашигладаг материалыг товч танилцуулах болно. Дулааны талбайн температурын тархалт, түүний талстыг татахад үзүүлэх нөлөөллийн хувьд бид энд дүн шинжилгээ хийхгүй. Дулааны талбайн материал нь болор өсөлтийн вакуум зуухыг хэлнэ. Хагас дамжуулагчийн хайлмал болон талстуудын эргэн тойронд зохих температурын даавууг бий болгоход зайлшгүй шаардлагатай камерын бүтцийн болон дулаан тусгаарлагдсан хэсгүүд.
нэг. дулааны талбайн бүтцийн материал
Цочральскийн аргаар нэг талст цахиур ургуулах үндсэн туслах материал бол өндөр цэвэршилттэй бал чулуу юм. Графит материал нь орчин үеийн үйлдвэрлэлд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Цочральскийн аргаар дан болор цахиур бэлтгэхдээ тэдгээрийг халаагч, чиглүүлэгч хоолой, тигель, тусгаарлагч хоолой, тигелийн тавиур зэрэг дулааны талбайн бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсэг болгон ашиглаж болно.
Графит материалыг их хэмжээгээр бэлтгэхэд хялбар, боловсруулах боломжтой, өндөр температурт тэсвэртэй шинж чанараараа сонгосон. Алмаз эсвэл бал чулуу хэлбэртэй нүүрстөрөгч нь ямар ч элемент эсвэл нэгдлээс илүү хайлах цэгтэй байдаг. Графит материал нь ялангуяа өндөр температурт нэлээд хүчтэй бөгөөд цахилгаан болон дулаан дамжуулалт нь маш сайн байдаг. Цахилгаан дамжуулах чанар нь түүнийг халаагчийн материал болгон ашиглахад тохиромжтой бөгөөд халаагуураас үүссэн дулааныг тигель болон дулааны талбайн бусад хэсгүүдэд жигд хуваарилах хангалттай дулаан дамжуулалттай. Гэсэн хэдий ч өндөр температурт, ялангуяа хол зайд дулаан дамжуулах гол хэлбэр нь цацраг юм.
Графит хэсгүүд нь эхлээд биндэртэй холилдсон нүүрстөрөгчийн нарийн ширхэгтэй хэсгүүдийг шахах эсвэл изостатик шахах замаар үүсдэг. Өндөр чанартай бал чулуун эд ангиудыг ихэвчлэн изостатикаар дардаг. Бүхэл хэсэг нь эхлээд нүүрстөрөгчжиж, дараа нь маш өндөр температурт, 3000 ° C-д графит болдог. Эдгээр цул материалаас боловсруулсан эд ангиудыг хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийн шаардлагад нийцүүлэн металлын бохирдлыг арилгахын тулд ихэвчлэн өндөр температурт хлор агуулсан уур амьсгалд цэвэршүүлдэг. Гэсэн хэдий ч зохих ёсоор цэвэршүүлсэн ч металлын бохирдлын түвшин нь цахиурын нэг болор материалын зөвшөөрөгдсөн хэмжээнээс хамаагүй өндөр байдаг. Тиймээс эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн бохирдол хайлмал эсвэл болор гадаргуу руу орохоос сэргийлж дулааны талбайн дизайныг анхаарах хэрэгтэй.
Графит материал нь бага зэрэг нэвчих чадвартай тул дотор нь үлдсэн металл гадаргуу дээр амархан хүрэх боломжийг олгодог. Нэмж дурдахад бал чулууны гадаргуугийн эргэн тойронд цэвэрлэх хийд агуулагдах цахиурын дутуу исэл нь ихэнх материалд гүн нэвтэрч, урвалд ордог.
Нэг талст цахиурын зуухны анхны халаагуурыг вольфрам, молибден зэрэг галд тэсвэртэй металлаар хийсэн. Бал чулуу боловсруулах технологи боловсрох тусам бал чулуун эд ангиудын холболтын цахилгаан шинж чанар тогтвортой болж, дан болор цахиурын зуухны халаагуурууд нь вольфрам, молибден болон бусад материал халаагчийг бүрэн сольсон. Одоогийн байдлаар хамгийн өргөн хэрэглэгддэг графит материал бол изостатик бал чулуу юм. semicera нь өндөр чанарын изостатикаар шахагдсан бал чулуу материалаар хангах боломжтой.
Czochralski нэг талст цахиурын зууханд заримдаа C/C нийлмэл материалыг ашигладаг бөгөөд одоо боолт, самар, тигель, даацын хавтан болон бусад эд ангиудыг үйлдвэрлэхэд ашиглаж байна. Нүүрстөрөгч/нүүрстөрөгчийн (c/c) нийлмэл материалууд нь нүүрстөрөгчийн эслэгээр бэхжүүлсэн нүүрстөрөгч дээр суурилсан нийлмэл материал юм. Эдгээр нь өндөр хувийн бат бэх, өндөр хувийн модуль, бага дулаан тэлэлтийн коэффициент, сайн цахилгаан дамжуулалт, том хугарлын хатуулаг, бага хувийн жин, дулааны цочролд тэсвэртэй, зэврэлтэнд тэсвэртэй, Энэ нь өндөр температурт тэсвэртэй гэх мэт маш сайн шинж чанаруудтай бөгөөд одоогоор өргөн тархсан. сансар огторгуй, уралдаан, биоматериал болон бусад салбарт шинэ төрлийн өндөр температурт тэсвэртэй бүтцийн материал болгон ашигладаг. Одоогийн байдлаар дотоодын C/C нийлмэл материалд тулгараад байгаа гол бэрхшээл нь өртөг болон үйлдвэржилтийн асуудал юм.
Дулааны талбайг бий болгоход ашигладаг бусад олон материал байдаг. Нүүрстөрөгчийн шилэн бэхжүүлсэн бал чулуу нь илүү сайн механик шинж чанартай байдаг; гэхдээ энэ нь илүү үнэтэй бөгөөд дизайны бусад шаардлагыг тавьдаг. Цахиурын карбид (SiC) нь олон талаараа бал чулуунаас илүү сайн материал боловч их хэмжээний эд анги үйлдвэрлэхэд илүү үнэтэй бөгөөд хэцүү байдаг. Гэсэн хэдий ч SiC нь түрэмгий цахиурын дутуу ислийн хийнд өртсөн бал чулууны эд ангиудын ашиглалтын хугацааг уртасгах, мөн бал чулууны бохирдлыг бууруулах зорилгоор CVD бүрээс болгон ашигладаг. Нягт CVD цахиур карбидын бүрээс нь бичил сүвэрхэг бал чулуу материал доторх бохирдуулагчийг гадаргуу дээр хүрэхээс үр дүнтэй хамгаалдаг.
Нөгөө нь CVD нүүрстөрөгч бөгөөд графит хэсгүүдийн дээр нягт давхарга үүсгэж чаддаг. Хайлмал бохирдох эрсдэлгүй тохиолдолд бусад өндөр температурт тэсвэртэй материал, тухайлбал молибден эсвэл хүрээлэн буй орчинд нийцтэй керамик материалыг ашиглаж болно. Гэсэн хэдий ч оксидын керамик нь өндөр температурт бал чулуун материалтай шууд харьцахад хязгаарлагдмал байдаг тул дулаалга шаардлагатай тохиолдолд цөөн сонголт үлдээдэг. Нэг нь зургаан өнцөгт борын нитрид (заримдаа ижил төстэй шинж чанартай тул цагаан бал чулуу гэж нэрлэдэг) боловч механик шинж чанар муутай байдаг. Молибден нь дундаж өртөгтэй, цахиурын талст дахь тархалт багатай, ялгах коэффициент багатай (5х108) тул болор бүтцийг устгахаас өмнө молибдений зарим бохирдлыг зөвшөөрдөг тул ерөнхийдөө өндөр температурт хэрэглэхэд тохиромжтой.
хоёр. Дулааны талбайн тусгаарлагч материал
Хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг дулаалгын материал бол янз бүрийн хэлбэрийн нүүрстөрөгчийн эсгий юм. Нүүрстөрөгчийн эсгий нь дулааны цацрагийг богино зайд олон удаа хаадаг тул дулаан тусгаарлагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг нимгэн утаснаас бүрддэг. Зөөлөн нүүрстөрөгчийн эсгий материалыг харьцангуй нимгэн хуудас болгон нэхэж, дараа нь хүссэн хэлбэрт оруулж, боломжийн радиустай нягт нугалав. Эдгэрсэн эсгий нь ижил төстэй шилэн материалаас бүрдэх ба нүүрстөрөгч агуулсан холбогч ашиглан тархсан утаснуудыг илүү хатуу, загварлаг объект болгон холбодог. Биндэрийн оронд нүүрстөрөгчийн химийн уурын хуримтлалыг ашиглах нь материалын механик шинж чанарыг сайжруулдаг.
Ихэвчлэн элэгдэл, элэгдэл, түүнчлэн тоосонцор бохирдлыг багасгахын тулд тусгаарлах хатаасан эсгийн гадна гадаргууг тасралтгүй бал чулуугаар бүрсэн эсвэл тугалган цаасаар бүрсэн байдаг. Нүүрстөрөгчийн хөөс зэрэг бусад төрлийн нүүрстөрөгч дээр суурилсан тусгаарлагч материалууд бас байдаг. Ерөнхийдөө графитжуулсан материалыг илүүд үздэг, учир нь графитжилт нь шилэн эсийн гадаргууг ихээхэн хэмжээгээр бууруулдаг. Эдгээр өндөр гадаргуутай материалууд нь хий ялгаруулахаас хамаагүй бага бөгөөд зуухыг зохих вакуум руу татахад бага хугацаа зарцуулдаг. Нөгөө төрөл нь C/C нийлмэл материал бөгөөд хөнгөн жинтэй, эвдрэлд тэсвэртэй, өндөр бат бэх зэрэг гайхалтай шинж чанартай. Бал чулуун эд ангиудыг солихын тулд дулааны талбайд ашигладаг бөгөөд энэ нь бал чулуун эд ангиудыг солих давтамжийг эрс багасгаж, нэг болорын чанар, үйлдвэрлэлийн тогтвортой байдлыг сайжруулдаг.
Нүүрстөрөгчийн эсгийг түүхий эдийн ангиллаар нь полиакрилонитрил суурьтай карбон эсгий, наалдамхай суурьтай карбон эсгий, асфальтан суурьтай карбон эсгий гэж ангилдаг.
Полиакрилонитрил дээр суурилсан нүүрстөрөгчийн эсгий нь их хэмжээний үнсний агууламжтай бөгөөд өндөр температурт боловсруулсны дараа монофиламентууд хэврэг болдог. Ашиглалтын явцад зуухны орчныг бохирдуулахын тулд тоос амархан үүсдэг. Үүний зэрэгцээ утас нь хүний нүх, амьсгалын замд амархан нэвтэрч, хүний эрүүл мэндэд хор хөнөөл учруулдаг; наалдамхай суурьтай нүүрстөрөгчийн эсгий Энэ нь дулаан тусгаарлах шинж чанартай, дулааны боловсруулалтын дараа харьцангуй зөөлөн, тоосжилт багатай байдаг. Гэсэн хэдий ч наалдамхай суурьтай утаснуудын хөндлөн огтлол нь жигд бус хэлбэртэй, шилэн гадаргуу дээр олон гуу жалга байдаг бөгөөд энэ нь Czochralski дан болор цахиурын зууханд исэлдүүлэгч уур амьсгалтай үед үүсэхэд хялбар байдаг. CO2 зэрэг хий нь нэг талст цахиурын материалд хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийн элементүүдийн хур тунадас үүсгэдэг. Гол үйлдвэрлэгчид нь Германы SGL болон бусад компаниуд юм. Одоогийн байдлаар хагас дамжуулагч дан болор үйлдвэрлэлд давирхайд суурилсан нүүрстөрөгчийн эсгий нь хамгийн өргөн хэрэглэгддэг бөгөөд дулаан тусгаарлах чанар нь наалдамхай карбон эсгийтэй харьцуулахад илүү сайн байдаг. Бохь дээр суурилсан нүүрстөрөгчийн эсгий нь чанар муутай боловч асфальтан дээр суурилсан карбон эсгий нь илүү цэвэршилттэй, тоосжилт багатай байдаг. Үйлдвэрлэгчид нь Японы Kureha Chemical, Osaka Gas гэх мэт.
Нүүрстөрөгчийн эсгий хэлбэр нь тогтдоггүй тул ажиллахад тохиромжгүй байдаг. Одоо олон компани нүүрстөрөгчийн эсгий дээр суурилсан шинэ дулаан тусгаарлагч материалыг боловсруулсан - эдгэрсэн нүүрстөрөгчийн эсгий. Эдгэрсэн нүүрстөрөгчийн эсгийг бас хатуу эсгий гэж нэрлэдэг. Энэ нь давирхайг шингээж, давхарлаж, хатууруулж, нүүрсжүүлсний дараа тодорхой хэлбэр дүрстэй, бие даах чадвартай нүүрстөрөгчийн эсгий юм.
Нэг талст цахиурын өсөлтийн чанарт дулааны талбайн орчин шууд нөлөөлдөг бөгөөд энэ орчинд нүүрстөрөгчийн шилэн тусгаарлагч материал гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Нүүрстөрөгчийн шилэн дулаан тусгаарлагч зөөлөн эсгий нь зардлын давуу тал, маш сайн дулаан тусгаарлагч нөлөө, уян хатан загвар, тохируулга хийх хэлбэр зэргээрээ фотоволтайк хагас дамжуулагчийн салбарт чухал давуу талыг эзэлсээр байна. Нэмж дурдахад карбон файбер хатуу тусгаарлагч эсгий нь тодорхой хүч чадал, өндөр ажиллах чадвартай тул дулааны талбайн материалын зах зээлд илүү өргөн хүрээтэй байх болно. Бид дулаан тусгаарлагч материалын чиглэлээр судалгаа, хөгжүүлэлт хийж, фотоволтайк хагас дамжуулагчийн салбарын хөгжил цэцэглэлт, хөгжлийг дэмжихийн тулд бүтээгдэхүүний гүйцэтгэлийг тасралтгүй оновчтой болгохыг зорьж байна.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 5-р сарын 15-ны хооронд