1. Zloženie a štrukturálne vlastnosti taveného kremeňa
1.1 Amorfná sieť a tepelná stabilita
(Kremenné tégliky)
Kremenné tégliky sú vysokoteplotné nádoby vyrobené z integrovaného oxidu kremičitého, umelá forma oxidu kremičitého (SiO₂) pochádzajúce z tavenia kryštálov prírodného kremeňa pri vyšších teplotách 1700 °C.
Na rozdiel od kryštalického kremeňa, integrovaný oxid kremičitý má amorfnú trojrozmernú sieť štvorstenov SiO ₄ so zdieľaním rohov, ktorý poskytuje výnimočnú odolnosť proti tepelným šokom a rozmerovú bezpečnosť pri rýchlom nastavení teploty.
Táto neusporiadaná atómová štruktúra chráni pred hruďou pozdĺž kryštalografických rovín, Vďaka tomu je integrovaný oxid kremičitý menej náchylný na lámanie počas tepelnej cyklistiky v porovnaní s polykryštalickým porcelánom.
Výrobok vykazuje nízky koeficient tepelného vývoja (~ 0.5 × 10 ⁻⁶/ K), jeden z najnižších medzi inžinierskymi materiálmi, čo mu umožňuje vydržať ťažké teplotné svahy bez prasknutia– životne dôležitá budova vo výrobe polovodičov a solárnych článkov.
Integrovaný oxid kremičitý si navyše zachováva výnimočnú chemickú inertnosť voči väčšine kyselín, skvapalnené ocele, a trosky, hoci sa dá pomaly vyryť kyselinou fluorovodíkovou a horúcou kyselinou fosforečnou.
Jeho vysoký bod mäknutia (~ 1600– 1730 °C, v závislosti od čistoty a OH materiálu) umožňuje nepretržitú prevádzku pri zvýšených teplotách potrebných na vývoj kryštálov a procesy rafinácie ocele.
1.2 Hodnotenie čistoty a kontrola mikroživín
Účinnosť kremenných téglikov je vysoko založená na chemickej čistote, najmä zameranie kovových znečisťujúcich látok, ako je železo, sodík, draslík, ľahký hliník, a titánu.
Aj stopové množstvá (komponentov na milión úrovni) Tieto nečistoty sa môžu počas vývoja kryštálov presunúť do roztaveného kremíka, zhoršenie elektrických budov výsledného polovodičového materiálu.
Kvality vysokej čistoty používané pri výrobe elektronických zariadení bežne pozostávajú z nad 99.95% SiO₂, s oxidmi alkalických ocelí obmedzenými na oveľa menej ako 10 ppm a prechodných kovov nižšie 1 ppm.
Znečisťujúce látky pochádzajú zo suroviny z surového kremeňa alebo z manipulačných nástrojov a sú redukované vedomým výberom minerálnych zdrojov a čistiacimi metódami, ako je lúhovanie kyselinou a flotačná ochrana..
Okrem toho, hydroxyl (OH) obsah siete v tavenej kremeni má vplyv na jej termomechanické účinky; druhy s vysokým obsahom OH poskytujú lepší prenos UV žiarenia, ale nižšiu tepelnú stabilitu, zatiaľ čo verzie s nízkym obsahom OH sú preferované pre vysokoteplotné aplikácie kvôli minimalizácii tvorby bublín.
( Kremenné tégliky)
2. Výrobný proces a mikroštruktúrny dizajn
2.1 Stratégie elektrofúzie a formovania
Kremenné tégliky sa vyrábajú hlavne elektrofúziou, proces, pri ktorom sa vysoko čistý kremenný prášok privádza do otočnej grafitovej formy a tvorí pleseň v elektrickom oblúkovom ohrievači.
Elektrický oblúk vytvorený medzi uhlíkovými elektródami roztopí kremenné bity, ktoré vrstvu po vrstve tuhnú a vytvárajú bezšvové, hustá tégliková forma.
Táto technika vytvára jemnozrnný, homogénna mikroštruktúra s minimálnymi bublinami a striami, nevyhnutné pre stálu cirkuláciu tepla a mechanickú stabilitu.
Rôzne prístupy, ako je plazmová fúzia a fúzia ohňom, sa používajú pre špecializované aplikácie vyžadujúce ultranízku kontamináciu alebo detailné profily hustoty stien.
Po obsadení, tégliky prechádzajú riadeným chladením (žíhanie) aby sa eliminovali vnútorné napätia a zastavilo sa samovoľné lámanie počas riešenia.
Povrchová úprava, pozostávajúce z brúsenia a zjasňovania, zaisťuje rozmerovú presnosť a znižuje nukleačné miesta pre nežiaducu kryštalizáciu počas používania.
2.2 Inžinierstvo kryštalickej vrstvy a kontrola nepriehľadnosti
Charakteristický znak súčasných kremenných téglikov, najmä tie, ktoré sa používajú pri smerovom tuhnutí multikryštalického kremíka, je vytvorený rám vnútornej vrstvy.
Počas celej výroby, vnútorný povrch je často riešený na propagáciu vývoja tenkého, riadená vrstva kristobalitu– vysokoteplotný polymorf SiO TWO– pri prvom vykurovaní domu.
Táto kristobalitová vrstva pôsobí ako difúzna prekážka, zníženie priamej interakcie medzi roztaveným kremíkom a základným integrovaným oxidom kremičitým, čím sa znižuje kontaminácia kyslíkom a kovmi.
Navyše, viditeľnosť tejto kryštalickej fázy zvyšuje opacitu, zvyšuje absorpciu infračerveného žiarenia a propaguje ešte konzistentnejšiu cirkuláciu teploty v rámci topenia.
Vývojky téglikov starostlivo stabilizujú hrúbku a spojenie tejto vrstvy, aby sa zabránilo odlupovaniu alebo štiepeniu v dôsledku objemových zmien počas prechodov fáz.
3. Praktická účinnosť vo vysokoteplotných aplikáciách
3.1 Povinnosť v procesoch vývoja kremíkových kryštálov
Kremenné tégliky sú nevyhnutné pri výrobe monokryštalického a multikryštalického kremíka, pracuje ako primárna nádoba na skvapalnený kremík v Czochralskom (CZ) a systémy smerového tuhnutia (DS).
V CZ procese, zárodočný kryštál sa ponorí priamo do skvapalneného kremíka uchovávaného v kremennom tégliku a pri otáčaní sa pomaly vyťahuje nahor, umožňujúci vývoj monokryštálových ingotov.
Hoci téglik priamo nehovorí k rastúcemu kryštálu, interakcie medzi skvapalneným kremíkom a povrchmi stien SiO ₂ spôsobujú rozpúšťanie kyslíka v tavenine, ktoré môžu ovplyvniť životnosť poskytovateľa služieb a mechanickú pevnosť v konečných plátkoch.
V postupoch DS pre kremík fotovoltaickej kvality, masívne kremenné tégliky umožňujú riadené chladenie stoviek kilogramov skvapalneného kremíka do blokových ingotov.
Tu, povlaky ako je nitrid kremíka (Si päť N ŠTYRI) sa aplikujú na vnútorný povrch, aby sa zabránilo lepeniu a napomohli jednoduchému spusteniu stuhnutého kremíkového bloku po vychladnutí.
3.2 Zariadenia na ničenie a obmedzenia životnosti
Napriek ich tvrdosti, kremenné tégliky degradujú počas duplikovaných vysokoteplotných cyklov v dôsledku niekoľkých súvisiacich zariadení.
Pri dlhodobej priamej expozícii dochádza k hrubému toku alebo skrúteniu 1400 °C, spôsobujúce stenčovanie stien a stratu geometrickej poctivosti.
Rekryštalizácia taveného oxidu kremičitého priamo do cristobalitu vytvára vnútorné napätie a úzkosť v dôsledku vývoja objemu, môže spôsobiť praskliny alebo triesky, ktoré znečisťujú topenie.
Chemická erózia vzniká v dôsledku zníženia odoziev medzi skvapalneným kremíkom a Si02: SiO DVA + Si → 2SiO(g), vytvára prchavý oxid kremičitý, ktorý opúšťa a poškodzuje povrch steny téglika.
Vývoj bublín, poháňané zachytenými plynmi alebo OH skupinami, navyše ohrozuje štrukturálnu odolnosť a tepelnú vodivosť.
Tieto cesty zhoršenia obmedzujú rôznorodosť cyklov opätovného použitia a vyžadujú presné riadenie procesu na optimalizáciu životnosti téglika a výťažnosti položiek.
4. Vznikajúci vývoj a technické úpravy
4.1 Nátery a modifikácie zlúčenín
Na zlepšenie výkonu a životnosti, pokrokové kremenné tégliky integrujú funkčné kryty a kompozitné štruktúry.
Antiadhézne vrstvy na báze kremíka a povrchové úpravy s obsahom oxidu kremičitého zvyšujú uvoľňovacie vlastnosti a znižujú uvoľňovanie kyslíka počas topenia.
Niektorí výrobcovia integrujú zirkón (ZrO ₂) častice do povrchu steny téglika na zvýšenie mechanickej pevnosti a odolnosti proti devitrifikácii.
Výskum je kontinuálny až do plne priehľadných alebo gradientovo štruktúrovaných téglikov vyvinutých na zlepšenie prenosu sálavého tepla v usporiadaniach solárnych vykurovacích systémov novej generácie.
4.2 Výzvy v oblasti udržateľnosti a recyklácie
S rastúcou potrebou polovodičového a fotovoltaického priemyslu, trvalé používanie kremenných téglikov sa stalo problémom.
Použité tégliky kontaminované kremíkovým nánosom sa ťažko recyklujú kvôli nebezpečenstvu krížovej kontaminácie, čo vedie k značnej produkcii odpadu.
Iniciatívy sa sústreďujú na vývoj recyklovateľných výsteliek téglikov, zosilnené čistiace postupy, a recyklačné systémy s uzavretou slučkou na rekuperáciu vysoko čistého oxidu kremičitého pre ďalšie aplikácie.
Keďže účinnosť zariadenia vyžaduje stále vyššiu čistotu materiálu, povinnosť kremenných téglikov určite zostane napredovať s pokrokom vo vede o výrobkoch a dizajne procesov.
V rekapitulácii, kremenné tégliky predstavujú dôležité používateľské rozhranie medzi zdrojmi a vysokovýkonnými elektronickými produktmi.
Ich jedinečná kombinácia čistoty, tepelná pevnosť, a štrukturálny štýl umožňuje výrobu moderných technológií na báze kremíka, ktoré poháňajú súčasné počítačové systémy a systémy obnoviteľnej energie.
5. Poskytovateľ
Advanced Ceramis založená v októbri 17, 2012, je high-tech podnik zameraný na výskum a vývoj, výroby, spracovanie, predaj a technický servis keramických príbuzných materiálov ako sú Alumina Ceramic Balls. Naše produkty zahŕňajú okrem iného keramické produkty z karbidu bóru, Keramické výrobky z nitridu bóru, Keramické výrobky z karbidu kremíka, Keramické výrobky z nitridu kremíka, Keramické výrobky z oxidu zirkoničitého, atď. Ak máte záujem, neváhajte nás kontaktovať.([email protected])
Tagy: kremenné tégliky,tavený kremeň téglik,kremenný téglik na kremík
Všetky články a obrázky sú z internetu. Ak existujú nejaké problémy s autorskými právami, kontaktujte nás včas na odstránenie.
Opýtajte sa nás