مواد عایق میدان حرارتی

فرآیند رشد سیلیکون تک کریستالی عمدتاً در یک میدان حرارتی اتفاق می افتد، جایی که کیفیت محیط حرارتی به طور قابل توجهی بر کیفیت کریستال و راندمان رشد تأثیر می گذارد. طراحی میدان حرارتی نقش محوری در شکل‌دهی گرادیان دما و دینامیک جریان گاز در محفظه کوره دارد. علاوه بر این، مواد مورد استفاده در ساخت میدان حرارتی به طور مستقیم بر طول عمر و عملکرد آن تأثیر می گذارد.

اهمیت طراحی میدان حرارتی

یک میدان حرارتی به خوبی طراحی شده، توزیع دمای مناسب را برای مذاب نیمه هادی و رشد کریستال تضمین می کند، بنابراین تولید سیلیکون تک کریستالی با کیفیت بالا را تسهیل می کند. برعکس، میدان‌های حرارتی ناکافی طراحی شده باعث می‌شود که کریستال‌ها نیازهای کیفی را برآورده نکنند یا در برخی موارد مانع رشد تک بلورهای کامل شوند.

انتخاب مواد میدان حرارتی

مواد میدان حرارتی به اجزای ساختاری و عایق درون محفظه کوره رشد کریستال اشاره دارند. از جمله مواد عایق رایج استفاده می شودنمد کربن، متشکل از الیاف نازک است که به طور موثر تابش گرما را مسدود می کند و در نتیجه عایق می شود.نمد کربنمعمولاً به مواد ورقه‌مانند نازک بافته می‌شود، که سپس به شکل‌های دلخواه بریده می‌شوند و برای تناسب با شعاع‌های منطقی منحنی می‌شوند.

یکی دیگر از مواد عایق رایج، نمد پخته شده است که از الیاف مشابه تشکیل شده است، اما از چسب های حاوی کربن برای یکپارچه سازی الیاف پراکنده به شکلی قوی تر و ساختار یافته استفاده می کند. با استفاده از رسوب شیمیایی بخار کربن به جای چسباننده، خواص مکانیکی مواد را می توان بیشتر افزایش داد.

بهینه سازی اجزای میدان حرارتی

به طور معمول، نمدهای پخت عایق با یک لایه پیوسته از گرافیت یا پوشش داده می شوندفویلبر روی سطوح بیرونی آنها برای کاهش فرسایش، سایش و آلودگی ذرات. انواع دیگری از مواد عایق مبتنی بر کربن مانند فوم کربن نیز وجود دارد. به طور کلی، مواد گرافیتی به دلیل کاهش سطح قابل توجه آنها ترجیح داده می شوند که منجر به کاهش گازهای خروجی و زمان کمتری برای دستیابی به سطوح خلاء مناسب در کوره می شود. جایگزین دیگر این استکامپوزیت C/Cموادی که به دلیل سبکی، تحمل آسیب بالا و استحکام شناخته شده اند. جایگزینی اجزای گرافیت باکامپوزیت C/Cدر زمینه حرارتی به طور قابل توجهی فرکانس جایگزینی اجزای گرافیت را کاهش می دهد و در نتیجه کیفیت تک کریستال و ثبات تولید را بهبود می بخشد.