સિલિકોન કાર્બાઇડ ક્રુસિબલ્સ: ઉચ્ચ-તાપમાન સામગ્રીની પ્રક્રિયા સિરામિક ક્રુસિબલને સક્ષમ કરવું

1. સામગ્રી નિવાસો અને માળખાકીય અખંડિતતા

1.1 સિલિકોન કાર્બાઇડની આંતરિક વિશેષતાઓ

(સિલિકોન કાર્બાઇડ ક્રુસિબલ્સ)

સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC) એક સહસંયોજક સિરામિક પદાર્થ છે જે સિલિકોન અને કાર્બન અણુઓથી બનેલો છે જે ટેટ્રેહેડ્રલ લેટીસવર્ક ફ્રેમવર્કમાં સેટ છે, મુખ્યત્વે ઓવરમાં અસ્તિત્વમાં છે 250 પોલિટાઇપિક પ્રકારો, 6H સાથે, 4એચ, અને 3C સૌથી વધુ યોગ્ય છે.

તેનું નક્કર દિશાત્મક બંધન અસાધારણ કઠિનતા આપે છે (મોહ ~ 9.5), ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા (80– 120 ડબલ્યુ/(m · K )શુદ્ધ એકાંત સ્ફટિકો માટે), અને પ્રભાવશાળી રાસાયણિક જડતા, ગંભીર વાતાવરણ માટે તેને સૌથી મજબૂત સામગ્રીમાંથી એક બનાવે છે.

વિશાળ બેન્ડગેપ (2.9– 3.3 eV) ઓરડાના તાપમાનના સ્તરે અસાધારણ ઇલેક્ટ્રિક ઇન્સ્યુલેશન અને રેડિયેશન નુકસાન માટે ઉચ્ચ પ્રતિકારની ખાતરી કરે છે, જ્યારે તેના થર્મલ વૃદ્ધિ ગુણાંકમાં ઘટાડો થયો છે (~ 4.0 × 10 ⁻⁶/ કે) અસાધારણ થર્મલ શોક પ્રતિકારમાં ફાળો આપે છે.

આ આંતરિક ગુણો વધુ તાપમાનમાં પણ સાચવવામાં આવે છે 1600 ° સે, SiC ને ઓગળેલા સ્ટીલ્સના લાંબા સમય સુધી સીધા સંપર્ક હેઠળ આર્કિટેક્ચરલ અખંડિતતા જાળવવા માટે પરવાનગી આપવી, પ્રકારની, અને પ્રતિક્રિયાશીલ વાયુઓ.

એલ્યુમિના જેવા ઓક્સાઇડ પોર્સેલેન્સથી વિપરીત, SiC કાર્બન સાથે સહેલાઈથી પ્રતિસાદ આપતું નથી અથવા વાતાવરણને ઓછું કરવા માટે લો-મેલ્ટિંગ યુટેક્ટિક્સ લખતું નથી, મેટલર્જિકલ અને સેમિકન્ડક્ટર હેન્ડલિંગમાં મહત્વનો ફાયદો.

જ્યારે ક્રુસિબલ્સ માં બનાવટી– સમાવવા માટે બનાવેલ જહાજો અને ગરમ સામગ્રી– SiC ક્વાર્ટઝ જેવી પરંપરાગત સામગ્રી કરતાં વધી જાય છે, ગ્રેફાઇટ, અને આયુષ્ય અને પ્રક્રિયાની અખંડિતતા બંનેમાં એલ્યુમિના.

1.2 માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને યાંત્રિક સુરક્ષા

SiC ક્રુસિબલ્સનું પ્રદર્શન કાળજીપૂર્વક તેમના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર સાથે જોડાયેલું છે, જે ઉત્પાદન પદ્ધતિ અને ઉપયોગમાં લેવાતા સિન્ટરિંગ ઘટકો પર આધાર રાખે છે.

રિફ્રેક્ટરી-ગ્રેડ ક્રુસિબલ્સ સામાન્ય રીતે રિસ્પોન્સ બોન્ડિંગનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે, જ્યાં છિદ્રાળુ કાર્બન પ્રીફોર્મ્સ પ્રવાહી સિલિકોન સાથે ઘૂસી જાય છે, પ્રતિસાદ Si દ્વારા β-SiC બનાવવું(l) + સી(s) → SiC(s).

આ પ્રક્રિયા શેષ ખર્ચ-મુક્ત સિલિકોન સાથે પ્રાથમિક SiC નું સંયુક્ત માળખું બનાવે છે (5– 10%), જે થર્મલ વાહકતા વધારે છે પરંતુ તેના ઉપયોગને પ્રતિબંધિત કરી શકે છે 1414 ° સે(સિલિકોનનું ગલન પરિબળ).

તેનાથી વિપરીત, બોરોન અને કાર્બન અથવા એલ્યુમિના-યટ્રીઆ એડિટિવ્સનો ઉપયોગ કરીને સોલિડ-સ્ટેટ અથવા લિક્વિડ-ફેઝ સિન્ટરિંગ દ્વારા સંપૂર્ણપણે સિન્ટર્ડ SiC ક્રુસિબલ્સ બનાવવામાં આવે છે., નજીકની સૈદ્ધાંતિક ઘનતા અને વધુ શુદ્ધતા પ્રાપ્ત કરવી.

આ બહેતર ક્રીપ રેઝિસ્ટન્સ અને ઓક્સિડેશન સુરક્ષા પ્રદર્શિત કરે છે જો કે મોટા કદમાં બનાવવા માટે વધુ ખર્ચાળ અને અઘરા છે.

( સિલિકોન કાર્બાઇડ ક્રુસિબલ્સ)

બારીક, સિન્ટર્ડ SiC નું ઇન્ટરલેસિંગ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર થર્મલ થાક અને યાંત્રિક વિઘટન માટે અસાધારણ પ્રતિકાર પ્રદાન કરે છે, લિક્વિફાઇડ સિલિકોનનું સંચાલન કરતી વખતે મહત્વપૂર્ણ, જર્મેનિયમ, અથવા ક્રિસ્ટલ વિકાસ પ્રક્રિયાઓમાં III-V સંયોજનો.

અનાજ સરહદ ડિઝાઇન, બીજા તબક્કા અને છિદ્રાળુતાના નિયંત્રણ સહિત, ચક્રીય ગરમી અને આક્રમક રાસાયણિક વાતાવરણ હેઠળ સ્થાયી મજબૂતાઈ સ્થાપિત કરવામાં આવશ્યક કાર્ય કરે છે.

2. થર્મલ પ્રદર્શન અને પર્યાવરણીય પ્રતિકાર

2.1 થર્મલ વાહકતા અને ગરમ વિતરણ

SiC ક્રુસિબલ્સના નિર્ણાયક ફાયદાઓમાંની એક તેમની ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા છે, જે ઉચ્ચ-તાપમાનના સંચાલન દરમિયાન ઝડપી અને સમાન ગરમ ટ્રાન્સફરની મંજૂરી આપે છે.

સંકલિત સિલિકા જેવા ઓછી વાહકતા ઉત્પાદનોની વિરુદ્ધ (1– 2 ડબલ્યુ/(m · K)), SiC સમગ્ર ક્રુસિબલ દિવાલમાં થર્મલ ઊર્જાને અસરકારક રીતે ફેલાવે છે, સ્થાનિક હોટ સ્પોટ્સ અને થર્મલ ગ્રેડિએન્ટ્સ ઘટાડવું.

ફોટોવોલ્ટેઇક્સ માટે મલ્ટિક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોનના દિશાત્મક ઘનકરણ જેવી પ્રક્રિયાઓમાં આ સંવાદિતા જરૂરી છે., જ્યાં તાપમાન સ્તરની એકરૂપતા સીધી ક્રિસ્ટલની ઉચ્ચ ગુણવત્તા અને ખામીની જાડાઈને અસર કરે છે.

ઉચ્ચ વાહકતા અને ઘટાડેલા થર્મલ વિસ્તરણનું મિશ્રણ અપવાદરૂપે ઉચ્ચ થર્મલ શોક માપદંડનું કારણ બને છે (આર = કે(1 - એન)a/ p), ઘરની ઝડપી ગરમી અથવા ઠંડકના ચક્ર દરમ્યાન SiC ક્રુસિબલને ક્રેકીંગ માટે પ્રતિરોધક બનાવે છે.

આ ઝડપી હીટિંગ સિસ્ટમ રેમ્પ રેટ માટે પરવાનગી આપે છે, સુધારેલ થ્રુપુટ, અને ક્રુસિબલ નિષ્ફળતાના પરિણામે ડાઉનટાઇમમાં ઘટાડો થયો.

તદુપરાંત, નોંધપાત્ર વિનાશ વિના પુનરાવર્તિત થર્મલ બાઇકિંગ સામે ઊભા રહેવાની સામગ્રીની ક્ષમતા તેને ઉપર ચાલતા કોમર્શિયલ હીટરમાં સેટ પ્રોસેસિંગ માટે યોગ્ય બનાવે છે. 1500 ° સે.

2.2 ઓક્સિડેશન અને રાસાયણિક સુસંગતતા

હવામાં એલિવેટેડ તાપમાનના સ્તરે, SiC સરળ ઓક્સિડેશનમાંથી પસાર થાય છે, આકારહીન સિલિકાના રક્ષણાત્મક સ્તરની રચના (SiO TWO) તેની સપાટી પર: SiC + 3/2 O ₂ → SiO TWO + CO.

આ ચમકદાર સ્તર ઊંચા તાપમાને ઘન બને છે, પ્રસરણ અવરોધ તરીકે કામ કરે છે જે વધુ ઓક્સિડેશનને ધીમું કરે છે અને અંતર્ગત સિરામિક માળખાને સુરક્ષિત કરે છે.

જોકે, ઘટતા વાતાવરણમાં અથવા શૂન્યાવકાશની સ્થિતિમાં– સેમિકન્ડક્ટર અને સ્ટીલ રિફાઇનિંગમાં સામાન્ય– ઓક્સિડેશન દબાવવામાં આવે છે, અને SiC પીગળેલા સિલિકોન વિરુદ્ધ રાસાયણિક રીતે સ્થિર છે, હળવા વજનના એલ્યુમિનિયમ, અને કેટલાક સ્લેગ્સ.

સુધી લિક્વિફાઇડ સિલિકોન સાથે વિસર્જન અને પ્રતિભાવનો પ્રતિકાર કરે છે 1410 ° સે, જોકે વિસ્તૃત એક્સપોઝર નાના કાર્બન પિક-અપ અથવા ઇન્ટરફેસ રફનિંગમાં પરિણમી શકે છે.

નિર્ણાયક રીતે, SiC નાજુક પીગળવામાં ધાતુના દૂષણો રજૂ કરતું નથી, ઇલેક્ટ્રોનિક-ગ્રેડ સિલિકોન ઉત્પાદન માટે નિર્ણાયક જરૂરિયાત જ્યાં Fe દ્વારા દૂષણ થાય છે, કુ, અથવા Cr ને ppb સ્તરથી નીચે રાખવાની જરૂર છે.

જોકે, આલ્કલાઇન પૃથ્વી ધાતુઓ અથવા ખૂબ જ પ્રતિભાવશીલ ઓક્સાઇડની પ્રક્રિયા કરતી વખતે કાળજી લેવી જરૂરી છે, કારણ કે કેટલાક ગંભીર તાપમાનના સ્તરે SiC દૂર કરી શકે છે.

3. ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ અને ગુણવત્તા નિયંત્રણ

3.1 બાંધકામ પદ્ધતિઓ અને પરિમાણીય નિયંત્રણ

SiC ક્રુસિબલ્સના ઉત્પાદનમાં આકાર આપવાનો સમાવેશ થાય છે, સૂકવણી, અને ઉચ્ચ-તાપમાન સિન્ટરિંગ અથવા સીપેજ, જરૂરી શુદ્ધતાના આધારે પસંદ કરેલી તકનીકો સાથે, કદ, અને એપ્લિકેશન.

સામાન્ય બનાવવાની વ્યૂહરચનાઓમાં આઇસોસ્ટેટિક પ્રેસિંગનો સમાવેશ થાય છે, ઉત્તોદન, અને સ્લાઇડ ફેલાવો, દરેક પરિમાણીય ચોકસાઇ અને માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ એકરૂપતાની વિવિધ ડિગ્રી ઓફર કરે છે.

સોલર ઇન્ગોટ સ્પ્રેડિંગમાં ઉપયોગમાં લેવાતા મોટા ક્રુસિબલ્સ માટે, આઇસોસ્ટેટિક પ્રેસિંગ દિવાલની સપાટીની જાડાઈ અને જાડાઈને સુનિશ્ચિત કરે છે, અસમાન થર્મલ વૃદ્ધિ અને નિષ્ફળતાના ભયમાં ઘટાડો.

રિએક્શન-બોન્ડેડ SiC (આરબીએસસી) ક્રુસિબલ્સ સસ્તું છે અને સામાન્ય રીતે ફાઉન્ડ્રી અને સોલાર માર્કેટમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે, રિકરિંગ સિલિકોન પ્રતિબંધો મહત્તમ ઉકેલ તાપમાન હોવા છતાં.

સિન્ટર્ડ SiC (SSiC) આવૃત્તિઓ, જ્યારે વધુ ખર્ચાળ, નોંધપાત્ર શુદ્ધતા સાથે વ્યવહાર કરો, કઠોરતા, અને રાસાયણિક હડતાલ સામે પ્રતિકાર, તેમને GaAs અથવા InP ક્રિસ્ટલ ડેવલપમેન્ટ જેવી ઉચ્ચ-મૂલ્યવાળી એપ્લિકેશનો માટે યોગ્ય બનાવે છે.

ચુસ્ત પ્રતિકાર પ્રાપ્ત કરવા માટે સિન્ટરિંગ પછી ચોકસાઇ મશીનિંગની જરૂર પડી શકે છે, ખાસ કરીને સીધા ઢોળાવના ફ્રીઝમાં ઉપયોગમાં લેવાતા ક્રુસિબલ્સ માટે (વીજીએફ) અથવા ઝોક્રાલસ્કી (સીઝેડ) સિસ્ટમો.

ખામીઓ માટે ન્યુક્લિએશન સાઇટ્સને ઘટાડવા અને ફેલાવા દરમિયાન સરળ ઓગળેલા પ્રવાહને સુનિશ્ચિત કરવા માટે સપાટીના વિસ્તારને સમાપ્ત કરવું મહત્વપૂર્ણ છે.

3.2 ગુણવત્તા નિયંત્રણ અને કાર્યક્ષમતા માન્યતા

જરૂરી ઓપરેશનલ શરતો હેઠળ SiC ક્રુસિબલ્સની વિશ્વસનીયતા અને લાંબુ જીવન સુનિશ્ચિત કરવા માટે સખત ગુણવત્તાની ખાતરી મહત્વપૂર્ણ છે.

બિન-વિનાશક વિશ્લેષણ તકનીકો જેમ કે અલ્ટ્રાસોનિક સ્ક્રીનીંગ અને એક્સ-રે ટોમોગ્રાફીનો ઉપયોગ આંતરિક વિભાજનને શોધવા માટે થાય છે., જગ્યાઓ, અથવા જાડાઈ ભિન્નતા.

XRF અથવા ICP-MS નો ઉપયોગ કરીને રાસાયણિક વિશ્લેષણ ધાતુના દૂષણની ઓછી ડિગ્રીની પુષ્ટિ કરે છે, જ્યારે થર્મલ વાહકતા અને ફ્લેક્સરલ તાકાત ઉત્પાદનની સુસંગતતાને માન્ય કરવા માટે નિર્ધારિત છે.

ડિલિવરી પહેલા ક્રુસિબલ્સ ઘણીવાર સિમ્યુલેટેડ થર્મલ સાયકલિંગ પરીક્ષાઓને આધિન હોય છે જેથી શક્ય નિષ્ફળતા મોડ્સ નક્કી કરવામાં આવે.

સેમિકન્ડક્ટર અને એરોસ્પેસ સપ્લાય ચેઇન્સમાં સેટ ટ્રેસેબિલિટી અને માન્યતા સામાન્ય છે, જ્યાં ઘટકોની નિષ્ફળતા મોંઘા ઉત્પાદનમાં નુકસાન લાવી શકે છે.

4. એપ્લિકેશન્સ અને ટેકનિકલ અસર

4.1 સેમિકન્ડક્ટર અને ફોટોવોલ્ટેઇક ઇન્ડસ્ટ્રીઝ

સિલિકોન કાર્બાઇડ ક્રુસિબલ્સ માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને સૌર કોષો બંને માટે ઉચ્ચ-શુદ્ધતા સિલિકોનના ઉત્પાદનમાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે..

મલ્ટિક્રિસ્ટલાઇન ફોટોવોલ્ટેઇક ઇન્ગોટ્સ માટે દિશાત્મક ઘનકરણ ભઠ્ઠીઓમાં, મોટા SiC ક્રુસિબલ્સ લિક્વિફાઇડ સિલિકોન માટે પ્રાથમિક કન્ટેનર તરીકે કામ કરે છે, તાપમાનના સ્તરને ટકાવી રાખવું 1500 અસંખ્ય ચક્ર માટે ° સે.

તેમની રાસાયણિક જડતા દૂષણને અટકાવે છે, જ્યારે તેમની થર્મલ સુરક્ષા સતત નક્કરતાના મોરચાને સુનિશ્ચિત કરે છે, ઓછા ખોટા સ્થાનો અને અનાજની સીમાઓ સાથે ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા વેફર તરફ દોરી જાય છે.

કેટલાક ઉત્પાદકો આંતરિક સપાટીના વિસ્તારને સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ અથવા સિલિકા સાથે કોટ કરે છે જેથી બોન્ડમાં વધારામાં ઘટાડો થાય અને ઠંડક ઘટ્યા પછી ઇનગોટને છૂટા કરવામાં મદદ મળે..

કમ્પાઉન્ડ સેમિકન્ડક્ટર્સના સંશોધન-સ્કેલ Czochralski વૃદ્ધિમાં, નાના કદના SiC ક્રુસિબલ્સનો ઉપયોગ GaAs ના પીગળવા માટે કરવામાં આવે છે, InSb, અથવા CdTe, જ્યાં સીમાંત પ્રતિક્રિયાશીલતા અને પરિમાણીય સુરક્ષા મહત્વપૂર્ણ છે.

4.2 ધાતુશાસ્ત્ર, ફેક્ટરી, અને ઇમર્જિંગ ટેક્નોલોજીસ

સેમિકન્ડક્ટર્સની બહાર, SiC ક્રુસિબલ્સ સ્ટીલ રિફાઇનિંગમાં અનિવાર્ય છે, એલોય તૈયારી, અને લેબોરેટરી-સ્કેલ ગલન પ્રક્રિયાઓ જેમાં એલ્યુમિનિયમનો સમાવેશ થાય છે, તાંબુ, અને દુર્લભ-પૃથ્વી તત્વો.

થર્મલ આંચકો અને ધોવાણ સામેનો તેમનો પ્રતિકાર તેમને ફાઉન્ડ્રીમાં ઇન્ડક્શન અને પ્રતિકારક હીટિંગ સિસ્ટમ માટે યોગ્ય બનાવે છે., જ્યાં તેઓ ગ્રેફાઇટ અને એલ્યુમિના વિકલ્પોને ઘણા ચક્ર દ્વારા જીવે છે.

રિસ્પોન્સિવ મેટલ્સના એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગમાં, ક્રુસિબલ ખામી અને દૂષણને રોકવા માટે વેક્યુમ ક્લીનર ઇન્ડક્શન મેલ્ટિંગમાં SiC કન્ટેનરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે..

ઉદ્ભવતા કાર્યક્રમોમાં પીગળેલા મીઠાના સક્રિયકર્તાઓ અને કેન્દ્રિત સૌર ઉર્જા પ્રણાલીઓનો સમાવેશ થાય છે, જ્યાં SiC જહાજોમાં થર્મલ ઉર્જા સંગ્રહ માટે ઉચ્ચ-તાપમાન ક્ષાર અથવા પ્રવાહી ધાતુઓનો સમાવેશ થઈ શકે છે.

સિન્ટરિંગ ઇનોવેશન અને કવરિંગ ડિઝાઇનમાં સતત વિકાસ સાથે, SiC ક્રુસિબલ્સ નેક્સ્ટ જનરેશન મટિરિયલ પ્રોસેસિંગને ટેકો આપવા માટે તૈયાર છે, ક્લીનર માટે શક્ય બનાવે છે, વધુ કાર્યક્ષમ, અને સ્કેલેબલ કોમર્શિયલ થર્મલ સિસ્ટમ્સ.

રીકેપમાં, સિલિકોન કાર્બાઇડ ક્રુસિબલ્સ ઉચ્ચ-તાપમાન ઉત્પાદન સંશ્લેષણમાં નિર્ણાયક મંજૂરી આપતી તકનીકનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, નોંધપાત્ર થર્મલ સંયોજન, યાંત્રિક, અને એક જ એન્જિનિયર્ડ ભાગમાં રાસાયણિક કાર્યક્ષમતા.

સમગ્ર સેમિકન્ડક્ટરમાં તેમનો પ્રચલિત દત્તક, સૌર, અને ધાતુશાસ્ત્રના ઉદ્યોગો સમકાલીન વ્યાપારી પોર્સેલિનના પાયા તરીકે તેમની ફરજને પ્રકાશિત કરે છે.

5. વિક્રેતા

ઑક્ટોબરના રોજ અદ્યતન સિરામિક્સની સ્થાપના થઈ 17, 2012, સંશોધન અને વિકાસ માટે પ્રતિબદ્ધ હાઇ-ટેક એન્ટરપ્રાઇઝ છે, ઉત્પાદન, પ્રક્રિયા, સિરામિક સંબંધિત સામગ્રી અને ઉત્પાદનોનું વેચાણ અને તકનીકી સેવાઓ. અમારા ઉત્પાદનોમાં બોરોન કાર્બાઇડ સિરામિક ઉત્પાદનોનો સમાવેશ થાય છે પરંતુ તે પૂરતો મર્યાદિત નથી, બોરોન નાઇટ્રાઇડ સિરામિક પ્રોડક્ટ્સ, સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક પ્રોડક્ટ્સ, સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ સિરામિક પ્રોડક્ટ્સ, ઝિર્કોનિયમ ડાયોક્સાઇડ સિરામિક ઉત્પાદનો, વગેરે. જો તમને રસ હોય તો, કૃપા કરીને અમારો સંપર્ક કરવા માટે મફત લાગે.
ટૅગ્સ: સિલિકોન કાર્બાઇડ ક્રુસિબલ્સ, સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક, સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક ક્રુસિબલ્સ

બધા લેખો અને ચિત્રો ઇન્ટરનેટ પરથી છે. જો કોઈ કૉપિરાઇટ સમસ્યાઓ હોય, કાઢી નાખવા માટે સમયસર અમારો સંપર્ક કરો.

અમારી પૂછપરછ કરો