1. Solek dan Sifat Struktur Kuarza Bercantum
1.1 Rangkaian Amorfus dan Kestabilan Terma
(Pisau Kuarza)
Pisau kuarza ialah bekas suhu tinggi yang diperbuat daripada silika bersepadu, bentuk tiruan silikon dioksida (SiO ₂) terhasil daripada pencairan kristal kuarza semula jadi pada tahap suhu yang melebihi 1700 ° C.
Tidak seperti kuarza kristal, silika bersepadu mempunyai rangkaian tiga dimensi amorfus perkongsian sudut SiO ₄ tetrahedra, yang menyampaikan rintangan kejutan haba yang luar biasa dan keselamatan dimensi di bawah pelarasan suhu yang pantas.
Rangka kerja atom yang tidak teratur ini melindungi daripada dada di sepanjang satah kristalografi, menjadikan silika bersepadu kurang terdedah kepada keretakan sepanjang berbasikal haba berbanding dengan porselin polihabluran.
Produk menunjukkan pekali pembangunan terma yang rendah (~ 0.5 × 10 ⁻⁶/ K), salah satu bahan kejuruteraan yang paling rendah, membolehkannya menahan cerun haba yang teruk tanpa patah– sebuah bangunan penting dalam pembuatan semikonduktor dan sel suria.
Silika bersepadu juga mengekalkan lengai kimia yang luar biasa terhadap kebanyakan asid, keluli cair, dan sanga, walaupun ia boleh terukir secara perlahan oleh asid hidrofluorik dan asid fosfat panas.
Titik lembutnya yang tinggi (~ 1600– 1730 ° C, bergantung kepada ketulenan dan bahan OH) membolehkan operasi berterusan pada suhu meningkat yang diperlukan untuk pembangunan kristal dan proses penapisan keluli.
1.2 Penggredan Ketulenan dan Kawalan Mikronutrien
Kecekapan pijar kuarza sangat berdasarkan ketulenan kimia, terutamanya tumpuan bahan pencemar logam seperti besi, natrium, kalium, aluminium ringan, dan titanium.
Juga mengesan jumlah (komponen per juta tahap) kekotoran ini boleh bergerak ke dalam silikon cair semasa pembangunan kristal, merosakkan bangunan elektrik bahan semikonduktor yang terhasil.
Kualiti ketulenan tinggi yang digunakan dalam menghasilkan peranti elektronik biasanya terdiri daripada lebih 99.95% SiO ₂, dengan oksida keluli alkali terhad kepada lebih kurang daripada 10 ppm dan logam peralihan di bawah 1 ppm.
Bahan pencemar berpunca daripada bahan mentah kuarza mentah atau alat pengendalian dan dikurangkan melalui pilihan sumber mineral dan kaedah penulenan yang teliti seperti larut lesap asid dan perlindungan pengapungan.
Selain itu, hidroksil (OH) kandungan web dalam silika bercantum memberi kesan kepada tindakan termomekanikalnya; jenis OH tinggi memberikan penghantaran UV yang lebih baik tetapi kestabilan haba yang lebih rendah, manakala versi OH rendah lebih disukai untuk aplikasi suhu tinggi kerana pembangunan gelembung yang diminimumkan.
( Pisau Kuarza)
2. Proses Pengeluaran dan Reka Bentuk Mikrostruktur
2.1 Elektrofusi dan Strategi Pembentukan
Pisau kuarza terutamanya dijana melalui elektrofusi, satu proses di mana serbuk kuarza ketulenan tinggi dimasukkan ke dalam acuan grafit yang bertukar dan cendawan dalam pemanas arka elektrik.
Arka elektrik yang dihasilkan di antara elektrod karbon mencairkan bit kuarza, yang memejalkan lapisan demi lapisan untuk mencipta yang lancar, bentuk pijar padat.
Teknik ini menghasilkan butiran halus, struktur mikro homogen dengan buih dan striae yang minimum, penting untuk peredaran panas yang konsisten dan kestabilan mekanikal.
Pendekatan yang berbeza seperti gabungan plasma dan gabungan api digunakan untuk aplikasi khusus yang memerlukan pencemaran ultra-rendah atau butiran profil ketumpatan dinding.
Selepas pemutus, pijar melalui penyejukan terkawal (penyepuhlindapan) untuk menghapuskan tekanan dalaman dan menghentikan pecah spontan semasa penyelesaian.
Kemasan permukaan, terdiri daripada pengisaran dan pencerahan, memastikan ketepatan dimensi dan merendahkan tapak nukleasi untuk penghabluran yang tidak diingini sepanjang penggunaan.
2.2 Kejuruteraan Lapisan Kristal dan Kawalan Kelegapan
Satu ciri penentu pijar kuarza kontemporari, terutamanya yang digunakan dalam pemejalan arah silikon multihablur, ialah rangka kerja lapisan dalam yang dibuat.
Sepanjang pembuatan, kawasan permukaan dalaman sering ditangani untuk mengiklankan pembangunan nipis, lapisan terkawal cristobalite– polimorf suhu tinggi bagi SiO DUA– semasa pemanasan awal rumah.
Lapisan cristobalite ini bertindak sebagai halangan resapan, mengurangkan interaksi lurus di antara silikon cair dan silika bersepadu yang mendasarinya, sekali gus mengurangkan pencemaran oksigen dan logam.
Lebih-lebih lagi, keterlihatan fasa kristal ini meningkatkan kelegapan, meningkatkan penyerapan sinaran inframerah dan mengiklankan peredaran suhu yang lebih konsisten dalam pencairan.
Pembangun crucible menstabilkan ketebalan dan sambungan lapisan ini dengan teliti untuk mengelakkan spalling atau pecah kerana perubahan volum semasa peralihan peringkat.
3. Kecekapan Praktikal dalam Aplikasi Suhu Tinggi
3.1 Kewajipan dalam Proses Pembangunan Kristal Silikon
Pisau kuarza adalah penting dalam penghasilan silikon monohablur dan multihablur, berfungsi sebagai bekas utama untuk silikon cair di Czochralski (CZ) dan sistem pemejalan arah (DS).
Dalam proses CZ, kristal benih dicelup terus ke dalam silikon cair yang disimpan dalam mangkuk kuarza dan ditarik perlahan-lahan ke atas sambil berputar, membenarkan jongkong kristal tunggal berkembang.
Walaupun pijar tidak langsung bercakap dengan kristal yang semakin meningkat, interaksi antara silikon cair dan permukaan dinding SiO₂ membawa pembubaran oksigen ke dalam leburan, yang boleh mempengaruhi hayat pembekal perkhidmatan dan kekuatan mekanikal dalam wafer yang akhirnya.
Dalam prosedur DS untuk silikon gred fotovoltaik, pijar kuarza besar membolehkan penyejukan terkawal ratusan kilogram silikon cair menjadi jongkong berbentuk blok.
Di sini, penutup seperti silikon nitrida (Si lima N EMPAT) digunakan pada permukaan dalam untuk mengelakkan ikatan dan membantu dalam pelancaran mudah blok silikon pepejal selepas menyejukkan.
3.2 Peranti Pemusnahan dan Had Hayat Perkhidmatan
Di sebalik ketangguhan mereka, pijar kuarza merosot sepanjang kitaran suhu tinggi pendua disebabkan oleh beberapa peranti berkaitan.
Aliran tebal atau lilitan berlaku pada pendedahan langsung jangka panjang 1400 ° C, menyebabkan penipisan dinding dan kehilangan kejujuran geometri.
Penghabluran semula silika bercantum terus ke dalam kristobalit mewujudkan tekanan dan kebimbangan dalaman akibat perkembangan volum, mungkin menyebabkan keretakan atau spallation yang mencemarkan pencairan.
Hakisan kimia timbul daripada penurunan tindak balas di antara silikon cair dan SiO DUA: SiO DUA + Si → 2SiO(g), menghasilkan silikon monoksida yang meruap yang meninggalkan dan merosakkan permukaan dinding pijar.
Pembangunan gelembung, didorong oleh gas terperangkap atau kumpulan OH, selain itu menjejaskan stamina struktur dan kekonduksian terma.
Laluan kemerosotan ini mengehadkan pelbagai kitaran guna semula dan menuntut kawalan proses yang tepat untuk mengoptimumkan jangka hayat crucible dan hasil item.
4. Perkembangan Timbul dan Penyesuaian Teknikal
4.1 Salutan dan Pengubahan Kompaun
Untuk meningkatkan prestasi dan umur panjang, pijar kuarza maju menyepadukan penutup berfungsi dan struktur komposit.
Lapisan anti-melekat berasaskan silikon dan kemasan silika berubat meningkatkan ciri pelepasan dan mengurangkan gas keluar oksigen sepanjang pencairan.
Sesetengah pengeluar menyepadukan zirkonia (ZrO ₂) zarah ke dalam permukaan dinding pijar untuk meningkatkan kekuatan mekanikal dan rintangan kepada devitrifikasi.
Penyelidikan berterusan terus ke dalam mangkuk pijar yang telus sepenuhnya atau berstruktur kecerunan yang dibangunkan untuk meningkatkan pemindahan haba berseri dalam susun atur sistem pemanasan solar generasi akan datang.
4.2 Cabaran Kemampanan dan Kitar Semula
Dengan peningkatan keperluan daripada industri semikonduktor dan fotovoltaik, penggunaan berkekalan pijar kuarza telah menjadi kebimbangan.
Pisau pijar terpakai yang tercemar dengan deposit silikon sukar dikitar semula kerana bahaya pencemaran silang, membawa kepada penjanaan sisa yang besar.
Inisiatif menumpukan pada pembangunan lapisan pijar boleh dikitar semula, prosedur pembersihan yang dipertingkatkan, dan sistem kitar semula gelung tertutup untuk memulihkan silika ketulenan tinggi untuk aplikasi tambahan.
Memandangkan kecekapan peranti memerlukan ketulenan bahan yang lebih tinggi, kewajipan pijar kuarza pasti akan kekal untuk maju dengan kemajuan dalam sains produk dan reka bentuk proses.
Dalam rekap, pijar kuarza mewakili antara muka pengguna yang penting antara sumber dan produk elektronik berprestasi tinggi.
Gabungan kesucian mereka yang unik, kekuatan haba, dan gaya struktur membolehkan fabrikasi teknologi moden berasaskan silikon yang menggerakkan komputer kontemporari dan sistem tenaga boleh diperbaharui.
5. Pembekal
Seramik Lanjutan diasaskan pada Oktober 17, 2012, ialah perusahaan teknologi tinggi yang komited kepada penyelidikan dan pembangunan, pengeluaran, pemprosesan, jualan dan perkhidmatan teknikal bahan relatif seramik seperti Bola Seramik Alumina. Produk kami termasuk tetapi tidak terhad kepada Produk Seramik Boron Carbide, Produk Seramik Boron Nitrida, Produk Seramik Silicon Carbide, Produk Seramik Silicon Nitride, Produk Seramik Zirkonium Dioksida, dll. Jika anda berminat, sila hubungi kami.([email protected])
Tag: pijar kuarza,pijar kuarza bercantum,pijar kuarza untuk silikon
Semua artikel dan gambar adalah dari Internet. Jika terdapat sebarang isu hak cipta, sila hubungi kami dalam masa untuk memadam.
Tanya kami