1. Make-up a strukturní vlastnosti taveného křemene
1.1 Amorfní síť a tepelná stabilita
(Křemenné kelímky)
Křemenné kelímky jsou vysokoteplotní nádoby vyrobené z integrovaného oxidu křemičitého, umělá forma oxidu křemičitého (SiO₂) odvozené z tavení přírodních krystalů křemene při překračujících teplotních úrovních 1700 °C.
Na rozdíl od krystalického křemene, integrovaný oxid křemičitý má amorfní trojrozměrnou síť čtyřstěnů SiO ₄ se sdílením rohů, který poskytuje výjimečnou odolnost proti tepelným šokům a rozměrovou bezpečnost při rychlém nastavení teploty.
Tato neuspořádaná atomová struktura chrání před lůnem podél krystalografických rovin, Díky tomu je integrovaný oxid křemičitý méně náchylný k lámání během tepelné cyklistiky ve srovnání s polykrystalickými porcelány.
Výrobek vykazuje nízký koeficient tepelného vývoje (~ 0.5 × 10 ⁻⁶/ K), jeden z nejnižších mezi inženýrskými materiály, což mu umožňuje vydržet těžké teplotní svahy bez lámání– důležitá budova ve výrobě polovodičů a solárních článků.
Integrovaný oxid křemičitý navíc zachovává výjimečnou chemickou inertnost vůči většině kyselin, zkapalněné oceli, a strusky, ačkoli to může být pomalu vyryto kyselinou fluorovodíkovou a horkou kyselinou fosforečnou.
Jeho vysoký bod měknutí (~ 1600– 1730 °C, v závislosti na čistotě a OH materiálu) umožňuje nepřetržitý provoz při zvýšených teplotách potřebných pro vývoj krystalů a procesy rafinace oceli.
1.2 Třídění čistoty a kontrola mikroživin
Účinnost křemenných kelímků je vysoce založena na chemické čistotě, zejména zaměření na kovové znečišťující látky, jako je železo, sodík, draslík, lehký hliník, a titan.
Také stopová množství (komponenty na milionovou úroveň) Tyto nečistoty se mohou během vývoje krystalů přesunout do roztaveného křemíku, zhoršení elektrických budov výsledného polovodičového materiálu.
Kvality vysoké čistoty používané při výrobě elektronických zařízení se běžně skládají z více než 99.95% SiO₂, s oxidy alkalické oceli omezenými na mnohem méně než 10 ppm a přechodné kovy níže 1 ppm.
Znečišťující látky pocházejí ze surové křemenné suroviny nebo manipulačních nástrojů a jsou redukovány pomocí důmyslných možností minerálních zdrojů a metod čištění, jako je louhování kyselinou a flotační ochrana.
Navíc, hydroxyl (Ó) webový obsah v taveném oxidu křemičitém ovlivňuje jeho termomechanické účinky; druhy s vysokým obsahem OH poskytují lepší propustnost UV záření, ale nižší tepelnou stabilitu, zatímco verze s nízkým obsahem OH jsou preferovány pro vysokoteplotní aplikace kvůli minimalizaci tvorby bublin.
( Křemenné kelímky)
2. Výrobní proces a mikrostrukturní design
2.1 Elektrofúze a strategie tváření
Křemenné kelímky se vyrábějí hlavně elektrofúzí, proces, při kterém se vysoce čistý křemenný prášek přivádí do soustružené grafitové formy a tvoří plíseň v elektrickém obloukovém ohřívači.
Elektrický oblouk vytvořený mezi uhlíkovými elektrodami rozmrazí křemenné bity, které tuhnou vrstvu po vrstvě a vytvářejí bezešvou, hustá kelímková forma.
Tato technika vytváří jemnozrnný, homogenní mikrostruktura s minimem bublin a strií, nezbytné pro stálou cirkulaci tepla a mechanickou stabilitu.
Různé přístupy, jako je plazmová fúze a fúze ohněm, se používají pro specializované aplikace vyžadující ultra nízkou kontaminaci nebo detaily profilů hustoty stěn.
Po obsazení, kelímky procházejí řízeným chlazením (žíhání) k odstranění vnitřního pnutí a zastavení samovolného lámání během řešení.
Povrchová úprava, sestávající z broušení a leštění, zajišťuje rozměrovou přesnost a snižuje nukleační místa pro nežádoucí krystalizaci během používání.
2.2 Inženýrství krystalických vrstev a kontrola neprůhlednosti
Charakteristický rys současných křemenných kelímků, zejména ty, které se používají při směrovém tuhnutí multikrystalického křemíku, je vytvořený rámec vnitřní vrstvy.
Po celou dobu výroby, vnitřní povrch je často řešen jako reklama na vývoj tenkého, kontrolovaná vrstva cristobalitu– vysokoteplotní polymorf SiO TWO– při prvním vytápění domu.
Tato vrstva cristobalitu působí jako difúzní překážka, snížení přímé interakce mezi roztaveným křemíkem a základním integrovaným oxidem křemičitým, tím se snižuje kontaminace kyslíkem a kovy.
Navíc, viditelnost této krystalické fáze zvyšuje opacitu, zvyšuje absorpci infračerveného záření a propaguje ještě konzistentnější cirkulaci teploty v rámci tání.
Vývojky kelímků pečlivě stabilizují tloušťku a spojení této vrstvy, aby se zabránilo odlupování nebo štěpení kvůli změnám objemu během přechodů jevů.
3. Praktická účinnost ve vysokoteplotních aplikacích
3.1 Povinnost v procesech vývoje křemíkových krystalů
Křemenné kelímky jsou nezbytné při výrobě monokrystalického a multikrystalického křemíku, pracuje jako primární kontejner pro zkapalněný křemík v Czochralski (CZ) a systémy směrového tuhnutí (DS).
V CZ procesu, očkovací krystal je ponořen přímo do zkapalněného křemíku uchovávaného v křemenném kelímku a pomalu vytahován za otáčení nahoru, umožňující vývoj monokrystalických ingotů.
I když kelímek přímo nemluví s rostoucím krystalem, interakce mezi zkapalněným křemíkem a povrchy stěn SiO ₂ způsobují rozpouštění kyslíku do taveniny, které mohou ovlivnit životnost poskytovatele služeb a mechanickou pevnost v koncových waferech.
V DS postupy pro fotovoltaický křemík, masivní křemenné kelímky umožňují řízené chlazení stovek kilogramů zkapalněného křemíku do blokových ingotů.
Zde, povlaky, jako je nitrid křemíku (Si pět N ČTYŘI) se nanášejí na vnitřní povrch, aby se zabránilo slepení a napomohly jednoduchému spuštění ztuhlého silikonového bloku po ochlazení.
3.2 Destrukční zařízení a omezení životnosti
Navzdory jejich tvrdosti, křemenné kelímky degradují v duplikovaných vysokoteplotních cyklech v důsledku několika souvisejících zařízení.
Při dlouhodobé přímé expozici dochází k silnému toku nebo zkroucení 1400 °C, způsobující ztenčování stěn a ztrátu geometrické poctivosti.
Rekrystalizace taveného oxidu křemičitého přímo na cristobalit vytváří vnitřní napětí a úzkosti v důsledku vývoje objemu, může způsobit zlomeniny nebo tříštění, které znečišťují tání.
Chemická eroze vzniká z poklesu odezvy mezi zkapalněným křemíkem a Si02: SiO DVA + Si → 2SiO(G), generuje těkavý oxid křemičitý, který opouští a poškozuje povrch stěny kelímku.
Vývoj bublin, poháněné zachycenými plyny nebo OH skupinami, navíc ohrožuje strukturální odolnost a tepelnou vodivost.
Tyto cesty zhoršení omezují rozmanitost cyklů opětovného použití a vyžadují přesné řízení procesu pro optimalizaci životnosti kelímku a výtěžnosti předmětu.
4. Vznikající vývoj a technické úpravy
4.1 Nátěry a modifikace směsí
Pro zlepšení výkonu a dlouhé životnosti, pokročilé křemenné kelímky integrují funkční kryty a kompozitní struktury.
Nepřilnavé vrstvy na bázi křemíku a povrchové úpravy s obsahem křemíku zlepšují uvolňovací vlastnosti a snižují uvolňování kyslíku během tání.
Někteří výrobci integrují oxid zirkoničitý (ZrO ₂) částice do povrchu stěny kelímku pro zvýšení mechanické pevnosti a odolnosti proti odskelnění.
Průběžně probíhá výzkum plně transparentních nebo gradientově strukturovaných kelímků vyvinutých pro zlepšení přenosu tepla sáláním v uspořádání solárních systémů příští generace.
4.2 Výzvy v oblasti udržitelnosti a recyklace
S rostoucí potřebou polovodičového a fotovoltaického průmyslu, trvalé používání křemenných kelímků se stalo problémem.
Použité kelímky kontaminované křemíkovým usazeninami se obtížně recyklují kvůli nebezpečí křížové kontaminace, což vede k velké produkci odpadu.
Iniciativy se soustředí na vývoj recyklovatelných vyzdívek kelímků, zesílené čisticí procedury, a recyklační systémy s uzavřenou smyčkou pro rekuperaci vysoce čistého oxidu křemičitého pro další aplikace.
Protože účinnost zařízení vyžaduje stále vyšší čistotu materiálu, povinnost křemenných kelímků bude jistě i nadále pokračovat s pokrokem ve vědě o výrobcích a navrhování procesů.
V rekapitulaci, křemenné kelímky představují životně důležité uživatelské rozhraní mezi zdroji a vysoce výkonnými elektronickými produkty.
Jejich jedinečná kombinace čistoty, tepelná pevnost, a strukturální styl umožňuje výrobu moderních technologií na bázi křemíku, které pohánějí současné počítačové systémy a systémy obnovitelné energie.
5. Poskytovatel
Pokročilá keramika založena v říjnu 17, 2012, je high-tech podnik zavázaný k výzkumu a vývoji, výroba, zpracování, prodej a technický servis keramických příbuzných materiálů jako jsou Alumina Ceramic Balls. Mezi naše produkty patří mimo jiné keramické produkty z karbidu boru, Keramické výrobky z nitridu boru, Keramické výrobky z karbidu křemíku, Keramické výrobky z nitridu křemíku, Keramické výrobky s oxidem zirkoničitým, atd. Pokud máte zájem, neváhejte nás kontaktovat.([email protected])
Tagy: křemenné kelímky,tavený křemenný kelímek,křemenný kelímek na křemík
Všechny články a obrázky jsou z internetu. Pokud existují nějaké problémy s autorskými právy, prosím kontaktujte nás včas pro odstranění.
Zeptejte se nás