ஒற்றை படிக சிலிக்கான் வளர்ச்சியின் தரத்தை நிர்ணயிக்கும் ஒரு முக்கியமான பொருள் - வெப்ப புலம்

ஒற்றை படிக சிலிக்கானின் வளர்ச்சி செயல்முறை முற்றிலும் வெப்ப புலத்தில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது. ஒரு நல்ல வெப்பப் புலம் படிக தரத்தை மேம்படுத்துவதற்கு உகந்தது மற்றும் உயர் படிகமயமாக்கல் திறன் கொண்டது. வெப்ப புலத்தின் வடிவமைப்பு பெரும்பாலும் மாறும் வெப்ப புலத்தில் வெப்பநிலை சாய்வுகளில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் மற்றும் மாற்றங்களை தீர்மானிக்கிறது. உலை அறையில் வாயு ஓட்டம் மற்றும் வெப்ப துறையில் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்களின் வேறுபாடு நேரடியாக வெப்ப துறையின் சேவை வாழ்க்கையை தீர்மானிக்கிறது. நியாயமற்ற முறையில் வடிவமைக்கப்பட்ட வெப்பப் புலமானது, தரமான தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யும் படிகங்களை வளர்ப்பதை கடினமாக்குவது மட்டுமல்லாமல், சில செயல்முறைத் தேவைகளின் கீழ் முழுமையான ஒற்றைப் படிகங்களை வளர்க்க முடியாது. இதனால்தான் சோக்ரால்ஸ்கி மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் தொழிற்துறையானது வெப்பப் புல வடிவமைப்பை முக்கிய தொழில்நுட்பமாகக் கருதுகிறது மற்றும் வெப்பத் துறை ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டில் பெரும் மனிதவளம் மற்றும் பொருள் வளங்களை முதலீடு செய்கிறது.

வெப்ப அமைப்பு பல்வேறு வெப்ப புலப் பொருட்களால் ஆனது. வெப்பத் துறையில் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்களை மட்டுமே சுருக்கமாக அறிமுகப்படுத்துவோம். வெப்பத் துறையில் வெப்பநிலை விநியோகம் மற்றும் படிக இழுப்பதில் அதன் தாக்கத்தைப் பொறுத்தவரை, நாங்கள் அதை இங்கே பகுப்பாய்வு செய்ய மாட்டோம். வெப்ப புலப் பொருள் என்பது படிக வளர்ச்சி வெற்றிட உலையைக் குறிக்கிறது. அறையின் கட்டமைப்பு மற்றும் வெப்ப காப்புப் பகுதிகள், செமிகண்டக்டர் உருகும் மற்றும் படிகங்களைச் சுற்றி சரியான வெப்பநிலை துணியை உருவாக்குவதற்கு அவசியமானவை.

ஒன்று. வெப்ப புல கட்டமைப்பு பொருட்கள்
Czochralski முறையின் மூலம் ஒற்றை படிக சிலிக்கானை வளர்ப்பதற்கான அடிப்படை துணைப் பொருள் உயர் தூய்மை கிராஃபைட் ஆகும். நவீன தொழில்துறையில் கிராஃபைட் பொருட்கள் மிக முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. Czochralski முறையின் மூலம் ஒற்றை படிக சிலிக்கான் தயாரிப்பில், அவை வெப்பப் புல கட்டமைப்பு கூறுகளான ஹீட்டர்கள், வழிகாட்டி குழாய்கள், சிலுவைகள், காப்பு குழாய்கள் மற்றும் சிலுவை தட்டுகள் போன்றவற்றைப் பயன்படுத்தலாம்.

கிராஃபைட் பொருள் பெரிய அளவில் தயாரிப்பதில் எளிமை, செயலாக்கம் மற்றும் அதிக வெப்பநிலை எதிர்ப்பு பண்புகள் காரணமாக தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது. வைரம் அல்லது கிராஃபைட் வடிவில் உள்ள கார்பன் எந்த உறுப்பு அல்லது சேர்மத்தையும் விட அதிக உருகுநிலையைக் கொண்டுள்ளது. கிராஃபைட் பொருள் மிகவும் வலுவானது, குறிப்பாக அதிக வெப்பநிலையில், அதன் மின் மற்றும் வெப்ப கடத்துத்திறன் மிகவும் நன்றாக உள்ளது. அதன் மின் கடத்துத்திறன் அதை ஒரு ஹீட்டர் பொருளாக பொருத்துகிறது, மேலும் இது ஒரு திருப்திகரமான வெப்ப கடத்துத்திறனைக் கொண்டுள்ளது, இது ஹீட்டரால் உருவாக்கப்படும் வெப்பத்தை க்ரூசிபிள் மற்றும் வெப்ப புலத்தின் பிற பகுதிகளுக்கு சமமாக விநியோகிக்க முடியும். இருப்பினும், அதிக வெப்பநிலையில், குறிப்பாக நீண்ட தூரங்களில், வெப்ப பரிமாற்றத்தின் முக்கிய முறை கதிர்வீச்சு ஆகும்.

கிராஃபைட் பாகங்கள் ஆரம்பத்தில் ஒரு பைண்டருடன் கலந்த நுண்ணிய கார்பனேசியஸ் துகள்களை வெளியேற்றுதல் அல்லது ஐசோஸ்டேடிக் அழுத்துவதன் மூலம் உருவாகின்றன. உயர்தர கிராஃபைட் பாகங்கள் பொதுவாக ஐசோஸ்டேடிக் முறையில் அழுத்தப்படுகின்றன. முழுப் பகுதியும் முதலில் கார்பனேற்றப்பட்டு பின்னர் 3000°Cக்கு மிக அதிக வெப்பநிலையில் கிராஃபிடைஸ் செய்யப்படுகிறது. செமிகண்டக்டர் தொழில் தேவைகளுக்கு இணங்க உலோக மாசுபாட்டை அகற்றுவதற்காக, இந்த மோனோலித்களிலிருந்து தயாரிக்கப்படும் பாகங்கள் பெரும்பாலும் குளோரின் கொண்ட வளிமண்டலத்தில் அதிக வெப்பநிலையில் சுத்திகரிக்கப்படுகின்றன. இருப்பினும், முறையான சுத்திகரிப்புடன் கூட, உலோக மாசு அளவுகள் சிலிக்கான் ஒற்றை படிகப் பொருட்களால் அனுமதிக்கப்படும் அளவை விட அதிகமாக இருக்கும். எனவே, இந்த கூறுகளின் மாசுபாடு உருகும் அல்லது படிக மேற்பரப்பில் நுழைவதைத் தடுக்க வெப்ப புல வடிவமைப்பில் கவனமாக இருக்க வேண்டும்.

கிராஃபைட் பொருள் சிறிது ஊடுருவக்கூடியது, இது மீதமுள்ள உலோகத்தை மேற்பரப்பை எளிதில் அடைய அனுமதிக்கிறது. கூடுதலாக, கிராஃபைட் மேற்பரப்பைச் சுற்றியுள்ள சுத்திகரிப்பு வாயுவில் இருக்கும் சிலிக்கான் மோனாக்சைடு பெரும்பாலான பொருட்களில் ஆழமாக ஊடுருவி வினைபுரியும்.

ஆரம்பகால ஒற்றை படிக சிலிக்கான் உலை ஹீட்டர்கள் டங்ஸ்டன் மற்றும் மாலிப்டினம் போன்ற பயனற்ற உலோகங்களால் செய்யப்பட்டன. கிராஃபைட் செயலாக்க தொழில்நுட்பம் முதிர்ச்சியடையும் போது, ​​கிராஃபைட் கூறுகளுக்கு இடையிலான இணைப்புகளின் மின் பண்புகள் நிலையானதாக மாறும், மேலும் ஒற்றை படிக சிலிக்கான் உலை ஹீட்டர்கள் டங்ஸ்டன் மற்றும் மாலிப்டினம் மற்றும் பிற பொருள் ஹீட்டர்களை முழுமையாக மாற்றியுள்ளன. தற்போது மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் கிராஃபைட் பொருள் ஐசோஸ்டேடிக் கிராஃபைட் ஆகும். semicera உயர்தர ஐசோஸ்டேடிக் அழுத்தப்பட்ட கிராஃபைட் பொருட்களை வழங்க முடியும்.

Czochralski ஒற்றை படிக சிலிக்கான் உலைகளில், C/C கலப்பு பொருட்கள் சில நேரங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் இப்போது போல்ட்கள், கொட்டைகள், சிலுவைகள், சுமை தாங்கும் தட்டுகள் மற்றும் பிற கூறுகளை தயாரிக்க பயன்படுத்தப்படுகின்றன. கார்பன்/கார்பன் (சி/சி) கலப்பு பொருட்கள் கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட கார்பன் அடிப்படையிலான கலவை பொருட்கள். அவை அதிக குறிப்பிட்ட வலிமை, உயர் குறிப்பிட்ட மாடுலஸ், குறைந்த வெப்ப விரிவாக்க குணகம், நல்ல மின் கடத்துத்திறன், பெரிய எலும்பு முறிவு கடினத்தன்மை, குறைந்த குறிப்பிட்ட ஈர்ப்பு, வெப்ப அதிர்ச்சி எதிர்ப்பு, அரிப்பு எதிர்ப்பு, உயர் வெப்பநிலை எதிர்ப்பு போன்ற சிறந்த பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் தற்போது பரவலாக உள்ளது. விண்வெளி, பந்தயம், உயிரியல் பொருட்கள் மற்றும் பிற துறைகளில் புதிய வகை உயர் வெப்பநிலையை எதிர்க்கும் கட்டமைப்புப் பொருளாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. தற்போது, ​​உள்நாட்டு C/C கலப்பு பொருட்கள் எதிர்கொள்ளும் முக்கிய இடையூறு செலவு மற்றும் தொழில்மயமாக்கல் சிக்கல்கள் ஆகும்.

வெப்ப புலங்களை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படும் பல பொருட்கள் உள்ளன. கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட கிராஃபைட் சிறந்த இயந்திர பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது; இருப்பினும், இது மிகவும் விலை உயர்ந்தது மற்றும் பிற வடிவமைப்பு தேவைகளை விதிக்கிறது. சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) பல வழிகளில் கிராஃபைட்டை விட சிறந்த பொருளாகும், ஆனால் இது மிகவும் விலை உயர்ந்தது மற்றும் பெரிய அளவிலான பாகங்களை உருவாக்குவது கடினம். இருப்பினும், ஆக்கிரமிப்பு சிலிக்கான் மோனாக்சைடு வாயுவுக்கு வெளிப்படும் கிராஃபைட் பாகங்களின் ஆயுளை அதிகரிக்கவும் மற்றும் கிராஃபைட்டிலிருந்து மாசுபடுவதைக் குறைக்கவும் சிவிடி பூச்சாக SiC அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுகிறது. அடர்த்தியான CVD சிலிக்கான் கார்பைடு பூச்சு, மைக்ரோபோரஸ் கிராஃபைட் பொருளுக்குள் இருக்கும் அசுத்தங்கள் மேற்பரப்பை அடையாமல் தடுக்கிறது.

மற்றொன்று CVD கார்பன் ஆகும், இது கிராஃபைட் பாகங்களின் மேல் அடர்த்தியான அடுக்கையும் உருவாக்குகிறது. மாலிப்டினம் அல்லது சுற்றுச்சூழலுடன் இணக்கமான பீங்கான் பொருட்கள் போன்ற மற்ற உயர்-வெப்பநிலை எதிர்ப்பு பொருட்கள், உருகினால் மாசுபடுவதற்கான ஆபத்து இல்லாத இடங்களில் பயன்படுத்தப்படலாம். இருப்பினும், ஆக்சைடு மட்பாண்டங்கள் அதிக வெப்பநிலையில் கிராஃபைட் பொருட்களுடன் நேரடி தொடர்புக்கு மட்டுப்படுத்தப்பட்ட பொருத்தத்தைக் கொண்டுள்ளன. ஒன்று அறுகோண போரான் நைட்ரைடு (சில நேரங்களில் ஒரே மாதிரியான பண்புகள் காரணமாக வெள்ளை கிராஃபைட் என்று அழைக்கப்படுகிறது), ஆனால் இது மோசமான இயந்திர பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. மாலிப்டினம் பொதுவாக உயர் வெப்பநிலை பயன்பாடுகளுக்கு நியாயமானது, ஏனெனில் அதன் மிதமான விலை, சிலிக்கான் படிகங்களில் குறைந்த பரவல் மற்றும் குறைந்த பிரிப்பு குணகம், சுமார் 5 × 108, இது படிக அமைப்பை அழிக்கும் முன் சில மாலிப்டினம் மாசுபாட்டை அனுமதிக்கிறது.

இரண்டு. வெப்ப புல காப்பு பொருட்கள்
மிகவும் பொதுவாக பயன்படுத்தப்படும் காப்பு பொருள் பல்வேறு வடிவங்களில் உணரப்பட்ட கார்பன் ஆகும். கார்பன் மெல்லிய இழைகளால் ஆனது, அவை வெப்ப காப்புப் பொருளாக செயல்படுகின்றன, ஏனெனில் அவை வெப்ப கதிர்வீச்சை ஒரு குறுகிய தூரத்தில் பல முறை தடுக்கின்றன. மென்மையான கார்பன் உணர்ந்தது ஒப்பீட்டளவில் மெல்லிய தாள்களில் பிணைக்கப்பட்டுள்ளது, பின்னர் அவை விரும்பிய வடிவத்தில் வெட்டப்பட்டு நியாயமான ஆரத்திற்கு இறுக்கமாக வளைக்கப்படுகின்றன. க்யூர்டு ஃபீல் ஆனது, கார்பன் கொண்ட பைண்டரைப் பயன்படுத்தி, சிதறிய இழைகளை மிகவும் திடமான மற்றும் ஸ்டைலான பொருளாக இணைக்க, ஒத்த ஃபைபர் பொருட்களால் ஆனது. பைண்டர்களுக்குப் பதிலாக கார்பனின் இரசாயன நீராவி படிவுகளைப் பயன்படுத்துவது பொருளின் இயந்திர பண்புகளை மேம்படுத்தலாம்.

பொதுவாக, இன்சுலேடிங் குணப்படுத்தப்பட்ட உணர்வின் வெளிப்புற மேற்பரப்பு தொடர்ச்சியான கிராஃபைட் பூச்சு அல்லது படலத்தால் பூசப்பட்டு அரிப்பு மற்றும் தேய்மானம் மற்றும் துகள் மாசுபாட்டைக் குறைக்கிறது. கார்பன் நுரை போன்ற மற்ற வகையான கார்பன் அடிப்படையிலான காப்பு பொருட்கள் உள்ளன. பொதுவாக, கிராஃபிடைஸ் செய்யப்பட்ட பொருட்கள் தெளிவாக விரும்பப்படுகின்றன, ஏனெனில் கிராஃபிடைசேஷன் இழையின் பரப்பளவை வெகுவாகக் குறைக்கிறது. இந்த உயர் மேற்பரப்புப் பொருட்கள் மிகவும் குறைவான வாயு வெளியேற்றத்தை அனுமதிக்கின்றன மற்றும் உலையை சரியான வெற்றிடத்திற்கு இழுக்க குறைந்த நேரத்தை எடுக்கும். மற்ற வகை C/C கலப்பு பொருள் ஆகும், இது குறைந்த எடை, அதிக சேத சகிப்புத்தன்மை மற்றும் அதிக வலிமை போன்ற சிறந்த அம்சங்களைக் கொண்டுள்ளது. கிராஃபைட் பாகங்களை மாற்றுவதற்கு வெப்பப் புலங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது கிராஃபைட் பாகங்களின் மாற்று அதிர்வெண்ணைக் கணிசமாகக் குறைக்கிறது மற்றும் ஒற்றை படிக தரம் மற்றும் உற்பத்தி நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது.

மூலப்பொருட்களின் வகைப்பாட்டின் படி, கார்பன் ஃபீல் பாலிஅக்ரிலோனிட்ரைல் அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபீல், விஸ்கோஸ் அடிப்படையிலான கார்பன் ஃபீல் மற்றும் நிலக்கீல் சார்ந்த கார்பன் ஃபீல் என பிரிக்கலாம்.

பாலிஅக்ரிலோனிட்ரைல் அடிப்படையிலான கார்பன் ஒரு பெரிய சாம்பல் உள்ளடக்கத்தைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் அதிக வெப்பநிலை சிகிச்சைக்குப் பிறகு மோனோஃபிலமென்ட்கள் உடையக்கூடியதாக மாறும். செயல்பாட்டின் போது, ​​உலை சூழலை மாசுபடுத்துவதற்கு தூசி எளிதில் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. அதே நேரத்தில், இழைகள் எளிதில் மனித துளைகள் மற்றும் சுவாசக் குழாய்களில் நுழைந்து, மனித ஆரோக்கியத்திற்கு தீங்கு விளைவிக்கும்; விஸ்கோஸ் அடிப்படையிலான கார்பன் உணர்ந்தது இது நல்ல வெப்ப காப்புப் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, வெப்ப சிகிச்சைக்குப் பிறகு ஒப்பீட்டளவில் மென்மையானது, மேலும் தூசியை உருவாக்கும் வாய்ப்பு குறைவு. எவ்வாறாயினும், விஸ்கோஸ் அடிப்படையிலான இழைகளின் குறுக்குவெட்டு ஒரு ஒழுங்கற்ற வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் ஃபைபர் மேற்பரப்பில் பல பள்ளத்தாக்குகள் உள்ளன, இது ஒரு செக்ரால்ஸ்கி ஒற்றை படிக சிலிக்கான் உலைகளில் ஆக்ஸிஜனேற்ற வளிமண்டலத்தின் முன்னிலையில் உருவாக்க எளிதானது. CO2 போன்ற வாயுக்கள் ஒற்றை படிக சிலிக்கான் பொருட்களில் ஆக்ஸிஜன் மற்றும் கார்பன் தனிமங்களின் மழைப்பொழிவை ஏற்படுத்துகின்றன. முக்கிய உற்பத்தியாளர்களில் ஜெர்மன் SGL மற்றும் பிற நிறுவனங்கள் அடங்கும். தற்போது, ​​சுருதி அடிப்படையிலான கார்பன் உணர்திறன் செமிகண்டக்டர் சிங்கிள் கிரிஸ்டல் துறையில் மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் அதன் வெப்ப காப்பு செயல்திறன் ஒட்டும் கார்பனை விட சிறப்பாக உள்ளது. கம் அடிப்படையிலான கார்பன் உணர்திறன் தாழ்வானது, ஆனால் நிலக்கீல் அடிப்படையிலான கார்பன் அதிக தூய்மை மற்றும் குறைந்த தூசி உமிழ்வைக் கொண்டுள்ளது. உற்பத்தியாளர்களில் ஜப்பானின் குரேஹா கெமிக்கல், ஒசாகா கேஸ் போன்றவை அடங்கும்.

கார்பன் ஃபீல்டின் வடிவம் சரி செய்யப்படாததால், அது செயல்படுவதற்கு சிரமமாக உள்ளது. இப்போது பல நிறுவனங்கள் கார்பன் ஃபீல் - குணப்படுத்தப்பட்ட கார்பன் ஃபீல்டின் அடிப்படையில் ஒரு புதிய வெப்ப காப்புப் பொருளை உருவாக்கியுள்ளன. குணப்படுத்தப்பட்ட கார்பன் ஃபீல் ஹார்ட் ஃபீல் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. இது பிசின், லேமினேட், திடப்படுத்தப்பட்ட மற்றும் கார்பனேற்றப்பட்ட பிறகு ஒரு குறிப்பிட்ட வடிவம் மற்றும் சுய-நிலைத்தன்மை கொண்ட ஒரு கார்பன் உணர்தல் ஆகும்.

ஒற்றை படிக சிலிக்கானின் வளர்ச்சி தரம் நேரடியாக வெப்ப புல சூழலால் பாதிக்கப்படுகிறது, மேலும் இந்த சூழலில் கார்பன் ஃபைபர் காப்பு பொருட்கள் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. கார்பன் ஃபைபர் வெப்ப காப்பு மென்மையானது அதன் விலை நன்மைகள், சிறந்த வெப்ப காப்பு விளைவு, நெகிழ்வான வடிவமைப்பு மற்றும் தனிப்பயனாக்கக்கூடிய வடிவம் ஆகியவற்றின் காரணமாக ஒளிமின்னழுத்த குறைக்கடத்தி துறையில் குறிப்பிடத்தக்க நன்மையை இன்னும் ஆக்கிரமித்துள்ளது. கூடுதலாக, கார்பன் ஃபைபர் திடமான இன்சுலேஷன் அதன் குறிப்பிட்ட வலிமை மற்றும் அதிக செயல்பாட்டின் காரணமாக வெப்பப் புலப் பொருள் சந்தையில் வளர்ச்சிக்கு அதிக இடத்தைக் கொண்டிருக்கும். வெப்ப காப்பு பொருட்கள் துறையில் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டிற்கு நாங்கள் கடமைப்பட்டுள்ளோம் மற்றும் ஒளிமின்னழுத்த குறைக்கடத்தி தொழில்துறையின் செழிப்பு மற்றும் வளர்ச்சியை மேம்படுத்துவதற்கு தயாரிப்பு செயல்திறனை தொடர்ந்து மேம்படுத்துகிறோம்.