Термички теренски систем базиран на јаглерод

1. Улогата на термичките полиња базирани на јаглерод еволуираше од компоненти на изолација до регулатори на прозори

Вредноста на термичкото поле засновано на јаглерод се протега многу подалеку од традиционалната топлинска изолација. Во современите системи за раст на кристалите, тој функционира како сеопфатна платформа за контрола на процесот која директно влијае на квалитетот на кристалите, продуктивноста и оперативните трошоци. Нејзините основни функции може да се сумираат на четири нивоа:

Јавно достапните спецификации на опремата покажуваат дека технологијата за раст на кристалите на фотоволтаичниот Czochralski (CZ) влезе во нова фаза која се карактеризира со поголеми печки, поголеми термички полиња, зголемен капацитет за полнење, интелигентно влечење кристали и напредна контрола на ниско ниво на кислород.

Според објавените спецификации, некои напредни системи за раст на кристалите имаат големина на главната комора од Φ1700 × 2100 mm и поддржуваат термички полиња до 42 инчи во дијаметар. Компатибилните големини на садот вклучуваат 33, 37, 40 и 42 инчи, што одговараат на капацитети за полнење од приближно 700 kg, 1000 kg, 1200 kg и 1300 kg, соодветно.

Покрај тоа, овие системи покажуваат значителни подобрувања во оперативната ефикасност, вклучувајќи:

· Потрошувачка на енергија со постојан раст од 42 kW

· Потрошувачка на вода за ладење до 20 m³/h

· Дневно производство на кристали над 200 kg

· Компатибилност со технологијата Continuous Czochralski (CCz) и конфигурациите за раст на кристалите со помош на магнетно поле

Овие случувања покажуваат дека дизајнот на термичкото поле стана критичен фактор во одредувањето на квалитетот на кристалот, ефикасноста на производството и севкупните трошоци за производство.

2. Димензии на печката

2.1 Фотоволтаични CZ печки за раст со еден кристал

Скалирањето на печките за раст на кристалите CZ вклучува многу повеќе од едноставно зголемување на димензиите на печката. Успешниот дизајн на печката од големи размери бара координирана оптимизација на следните параметри:

· Дијаметар на главната комора

· Висина на помошната комора

· Димензии на отворање на грлото

· Големина на садот

· Расчистување на топлинскиот штит

· Интерфејси за хранење

· Патеки за вакуум и издувни гасови

Типичната инженерска логика зад дизајнот на печката од големи размери е сумирана подолу:

Почетен капацитет за полнење

Ова се однесува на количината на суровина натоварена во садот во исто време и директно се одредува според големината на садот. Јавно достапните спецификации на опрема обично укажуваат на капацитети кои се движат од 700 kg до 1300 kg.

Вкупен капацитет за полнење по кампања на печка

Ова вклучува повеќе циклуси на полнење или континуирани операции на хранење за време на целосен производствен циклус. Како резултат на тоа, вкупниот материјал обработен за време на кампањата на печката може да биде значително повисок од првичното полнење.

На пример, споредбите на индустријата обелоденети во документите за јавниот проспект покажуваат дека:

· Термичко поле од 32 инчи може да обработи до 3000 kg материјал по кампања на печка.

· Термичко поле од 36 инчи може да обработи до 3500 kg материјал по кампања на печка.

Овие вредности го претставуваат вкупното производство во текот на целиот работен циклус, а не еднократниот капацитет на полнење на садот.

2.2 SiC PVT кристални печки за раст

Скалирањето на силициум карбид (SiC) PVT кристални печки за раст е значително поголем предизвик од зголемувањето на конвенционалните силиконски CZ системи.

За разлика од процесот Czochralski, SiC кристалите не се одгледуваат од стопена фаза. Наместо тоа, физичкиот транспорт на пареа (PVT) се потпира на сублимација на прашокот од изворот на SiC при екстремно високи температури. Создадените видови на пареа се транспортираат по аксијален температурен градиент и последователно се кристализираат на релативно поладен SiC семе кристал.

Студијата објавена од Кралското здружение за хемија (RSC, 2026) за раст на кристалот од 150 mm SiC PVT го опишува термичкиот систем како што се состои од пет основни компоненти:

· Термоизолациски филц

· Графитен сад

· SiC семе кристал

· Изворниот материјал на SiC

· Отпорен грејач

За време на растот на кристалите, изворниот прав се сублимира при висока температура, создавајќи видови во фаза на пареа кои мигрираат нагоре под температурниот градиент пред да се таложат на семениот кристал со пониска температура за да формираат еден кристал.

Следствено, зголемувањето на големината на SiC PVT печката не е само прашање на постигнување повисоки температури. Примарните инженерски предизвици вклучуваат:

а. Одржување на доволен аксијален температурен градиентконтинуирано да се вози процесот на сублимација-транспорт-кристализација.

б. Минимизирање на радијалните температурни градиентида се намали топлинскиот стрес, да се спречи пукање на кристалите и да се потисне трансформацијата на политипот.

в. Зачувување на стабилноста на топлинското полево текот на процесот на раст бидејќи изворниот прав постепено се троши.

г. Одржување на контролиран интерфејс за раст на кристалитеза време на транзицијата кон 8-инчен и иден 12-инчен SiC производство на нафора.

Во споредба со растот на силициумските кристали, термичкото поле во SiC PVT системите мора да обезбеди значително повисока температурна стабилност и попрецизна термичка контрола, што го прави дизајнот на термалното поле една од најкритичните технологии за производство на кристали SiC со голем дијаметар.

3. Критична спојка помеѓу дизајнот на опремата и перформансите на топлинското поле

Интеракцијата помеѓу конфигурацијата на печката, дизајнот на термичкото поле, квалитетот на кристалите и трошоците за производство може да се сумира на следниов начин:

Континуираната еволуција на опремата за раст на кристалите покажува дека термичкото поле повеќе не е само пасивен структурен склоп. Наместо тоа, тој стана интегриран систем за контрола на процесите кој истовремено управува со пренос на топлина, динамика на течности, транспорт на маса, дистрибуција на нечистотии и квалитет на кристалите.

Како што дијаметрите на обландите продолжуваат да се зголемуваат и полупроводничките материјали стануваат понапредни, идните системи за топлинско поле сè повеќе ќе се потпираат на дигитална симулација, оптимизација на повеќе физики, интелигентна контрола на температурата и приспособен дизајн на јаглерод-графитна компонента за да постигнат поголема продуктивност, помали густини на дефекти и подобрена производна ефикасност.

Semicorex обезбедува сеопфатно портфолио со високи перформансиграфитикварцкомпоненти за напредни системи за топлинско поле кои се користат во апликации за раст на силициум и SiC кристали. Нашите производи се конструирани да даваат врвна термичка стабилност, продолжен работен век и исклучителна конзистентност на процесот. За приспособени решенија или дополнителни технички информации, слободно контактирајте со нашиот инженерски тим.

Телефон: +86-13567891907

Е-пошта: sales@semicorex.com