একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান যা একক স্ফটিক সিলিকন বৃদ্ধির গুণমান নির্ধারণ করে - তাপীয় ক্ষেত্র

একক ক্রিস্টাল সিলিকনের বৃদ্ধির প্রক্রিয়া সম্পূর্ণরূপে তাপ ক্ষেত্রে সম্পাদিত হয়। একটি ভাল তাপীয় ক্ষেত্র স্ফটিক গুণমান উন্নত করার জন্য সহায়ক এবং উচ্চ স্ফটিককরণ দক্ষতা রয়েছে। তাপ ক্ষেত্রের নকশা মূলত গতিশীল তাপ ক্ষেত্রের তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্টের পরিবর্তন এবং পরিবর্তনগুলি নির্ধারণ করে। ফার্নেস চেম্বারে গ্যাসের প্রবাহ এবং তাপ ক্ষেত্রে ব্যবহৃত উপকরণের পার্থক্য সরাসরি তাপ ক্ষেত্রের পরিষেবা জীবন নির্ধারণ করে। একটি অযৌক্তিকভাবে পরিকল্পিত তাপীয় ক্ষেত্র শুধুমাত্র মানের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে এমন স্ফটিক বৃদ্ধি করা কঠিন করে না, তবে নির্দিষ্ট প্রক্রিয়ার প্রয়োজনীয়তার অধীনে সম্পূর্ণ একক স্ফটিক বৃদ্ধি করতে পারে না। এই কারণেই Czochralski monocrystalline সিলিকন শিল্প তাপ ক্ষেত্রের নকশাকে মূল প্রযুক্তি হিসাবে বিবেচনা করে এবং তাপ ক্ষেত্রের গবেষণা ও উন্নয়নে বিশাল জনশক্তি এবং উপাদান সম্পদ বিনিয়োগ করে।

তাপ ব্যবস্থা বিভিন্ন তাপীয় ক্ষেত্রের উপকরণ দিয়ে গঠিত। আমরা শুধুমাত্র সংক্ষিপ্তভাবে তাপ ক্ষেত্রে ব্যবহৃত উপকরণ পরিচয় করিয়ে দেব। তাপ ক্ষেত্রের তাপমাত্রা বন্টন এবং স্ফটিক টানার উপর এর প্রভাবের জন্য, আমরা এখানে এটি বিশ্লেষণ করব না। তাপ ক্ষেত্রের উপাদান স্ফটিক বৃদ্ধি ভ্যাকুয়াম চুল্লি বোঝায়। চেম্বারের কাঠামোগত এবং তাপ নিরোধক অংশ, যা অর্ধপরিবাহী গলে যাওয়া এবং স্ফটিকগুলির চারপাশে সঠিক তাপমাত্রার কাপড় তৈরি করতে প্রয়োজনীয়।

এক তাপীয় ক্ষেত্রের কাঠামোগত উপকরণ
Czochralski পদ্ধতিতে একক ক্রিস্টাল সিলিকন বৃদ্ধির জন্য মৌলিক সহায়ক উপাদান হল উচ্চ-বিশুদ্ধ গ্রাফাইট। গ্রাফাইট উপকরণ আধুনিক শিল্পে একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। Czochralski পদ্ধতিতে একক ক্রিস্টাল সিলিকন তৈরিতে, এগুলি তাপীয় ক্ষেত্রের কাঠামোগত উপাদান যেমন হিটার, গাইড টিউব, ক্রুসিবল, নিরোধক টিউব এবং ক্রুসিবল ট্রে হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে।

গ্রাফাইট উপাদানটি বেছে নেওয়া হয়েছিল বড় আয়তনে প্রস্তুতির সহজতা, প্রক্রিয়াযোগ্যতা এবং উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধের বৈশিষ্ট্যের কারণে। হীরা বা গ্রাফাইটের আকারে কার্বনের যেকোনো উপাদান বা যৌগের চেয়ে উচ্চতর গলনাঙ্ক রয়েছে। গ্রাফাইট উপাদান বেশ শক্তিশালী, বিশেষ করে উচ্চ তাপমাত্রায়, এবং এর বৈদ্যুতিক এবং তাপ পরিবাহিতাও বেশ ভাল। এর বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা এটিকে হিটার উপাদান হিসাবে উপযুক্ত করে তোলে এবং এটির একটি সন্তোষজনক তাপ পরিবাহিতা রয়েছে যা হিটার দ্বারা উত্পন্ন তাপকে ক্রুসিবল এবং তাপ ক্ষেত্রের অন্যান্য অংশে সমানভাবে বিতরণ করতে পারে। যাইহোক, উচ্চ তাপমাত্রায়, বিশেষ করে দীর্ঘ দূরত্বে, তাপ স্থানান্তরের প্রধান মোড হল বিকিরণ।

গ্রাফাইট অংশগুলি প্রাথমিকভাবে একটি বাইন্ডারের সাথে মিশ্রিত সূক্ষ্ম কার্বোনাসিয়াস কণাগুলির এক্সট্রুশন বা আইসোস্ট্যাটিক চাপ দ্বারা গঠিত হয়। উচ্চ মানের গ্রাফাইট অংশ সাধারণত isostatically চাপা হয়. সম্পূর্ণ অংশটি প্রথমে কার্বনাইজ করা হয় এবং তারপর 3000 ডিগ্রি সেলসিয়াসের কাছাকাছি খুব উচ্চ তাপমাত্রায় গ্রাফিটাইজ করা হয়। অর্ধপরিবাহী শিল্পের প্রয়োজনীয়তাগুলি মেনে চলার জন্য ধাতব দূষণ অপসারণের জন্য এই মনোলিথগুলি থেকে তৈরি অংশগুলিকে প্রায়শই উচ্চ তাপমাত্রায় ক্লোরিনযুক্ত বায়ুমণ্ডলে শুদ্ধ করা হয়। যাইহোক, এমনকি সঠিক শুদ্ধিকরণের সাথেও, ধাতু দূষণের মাত্রা সিলিকন একক ক্রিস্টাল উপকরণ দ্বারা অনুমোদিত মাত্রার চেয়ে বেশি। অতএব, গলিত বা স্ফটিক পৃষ্ঠে প্রবেশ করা থেকে এই উপাদানগুলির দূষণ প্রতিরোধ করার জন্য তাপীয় ক্ষেত্রের নকশায় যত্ন নেওয়া আবশ্যক।

গ্রাফাইট উপাদান সামান্য প্রবেশযোগ্য, যা ভিতরে অবশিষ্ট ধাতুকে সহজেই পৃষ্ঠে পৌঁছাতে দেয়। উপরন্তু, গ্রাফাইট পৃষ্ঠের চারপাশে বিশুদ্ধ গ্যাসে উপস্থিত সিলিকন মনোক্সাইড বেশিরভাগ পদার্থের গভীরে প্রবেশ করতে পারে এবং বিক্রিয়া করতে পারে।

প্রারম্ভিক একক ক্রিস্টাল সিলিকন ফার্নেস হিটারগুলি অবাধ্য ধাতু যেমন টাংস্টেন এবং মলিবডেনাম দিয়ে তৈরি ছিল। গ্রাফাইট প্রক্রিয়াকরণ প্রযুক্তি পরিপক্ক হওয়ার সাথে সাথে, গ্রাফাইট উপাদানগুলির মধ্যে সংযোগগুলির বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলি স্থিতিশীল হয়ে ওঠে এবং একক ক্রিস্টাল সিলিকন ফার্নেস হিটারগুলি সম্পূর্ণরূপে টংস্টেন এবং মলিবডেনাম এবং অন্যান্য উপাদানের হিটারগুলিকে প্রতিস্থাপন করেছে। বর্তমানে সর্বাধিক ব্যবহৃত গ্রাফাইট উপাদান হল আইসোস্ট্যাটিক গ্রাফাইট। semicera উচ্চ মানের isostatically চাপা গ্রাফাইট উপকরণ প্রদান করতে পারেন.

Czochralski একক ক্রিস্টাল সিলিকন চুল্লিগুলিতে, C/C যৌগিক উপাদানগুলি কখনও কখনও ব্যবহার করা হয়, এবং এখন বোল্ট, বাদাম, ক্রুসিবল, লোড-বেয়ারিং প্লেট এবং অন্যান্য উপাদান তৈরিতে ব্যবহৃত হচ্ছে। কার্বন/কার্বন (c/c) যৌগিক পদার্থ হল কার্বন ফাইবার চাঙ্গা কার্বন-ভিত্তিক যৌগিক পদার্থ। তাদের উচ্চ নির্দিষ্ট শক্তি, উচ্চ নির্দিষ্ট মডুলাস, নিম্ন তাপ সম্প্রসারণ সহগ, ভাল বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, বড় ফ্র্যাকচার শক্ততা, কম নির্দিষ্ট মাধ্যাকর্ষণ, তাপীয় শক প্রতিরোধ, জারা প্রতিরোধের, এটির উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধের মতো দুর্দান্ত বৈশিষ্ট্যগুলির একটি সিরিজ রয়েছে এবং বর্তমানে এটি ব্যাপকভাবে পরিচিত। মহাকাশ, রেসিং, বায়োমেটেরিয়ালস এবং অন্যান্য ক্ষেত্রগুলিতে একটি নতুন ধরণের উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধী কাঠামোগত উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয়। বর্তমানে, গার্হস্থ্য C/C কম্পোজিট উপকরণের প্রধান বাধা হল খরচ এবং শিল্পায়নের সমস্যা।

তাপীয় ক্ষেত্র তৈরি করতে ব্যবহৃত অন্যান্য অনেক উপকরণ রয়েছে। কার্বন ফাইবার চাঙ্গা গ্রাফাইট উন্নত যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য আছে; যাইহোক, এটি আরও ব্যয়বহুল এবং অন্যান্য ডিজাইনের প্রয়োজনীয়তা আরোপ করে। সিলিকন কার্বাইড (SiC) বিভিন্ন উপায়ে গ্রাফাইটের চেয়ে একটি ভাল উপাদান, তবে এটি অনেক বেশি ব্যয়বহুল এবং বড়-আয়তনের অংশগুলি তৈরি করা কঠিন। যাইহোক, SiC প্রায়ই সিভিডি আবরণ হিসাবে ব্যবহার করা হয় আক্রমণাত্মক সিলিকন মনোক্সাইড গ্যাসের সংস্পর্শে আসা গ্রাফাইট অংশগুলির আয়ু বাড়াতে এবং গ্রাফাইট থেকে দূষণ কমাতে। ঘন সিভিডি সিলিকন কার্বাইড আবরণ কার্যকরভাবে মাইক্রোপোরাস গ্রাফাইট উপাদানের ভিতরের দূষককে পৃষ্ঠে পৌঁছাতে বাধা দেয়।

অন্যটি হল CVD কার্বন, যা গ্রাফাইটের অংশগুলির উপরে একটি ঘন স্তরও তৈরি করতে পারে। অন্যান্য উচ্চ-তাপমাত্রা প্রতিরোধী উপকরণ, যেমন মলিবডেনাম বা সিরামিক পদার্থ যা পরিবেশের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, ব্যবহার করা যেতে পারে যেখানে গলে যাওয়া দূষণের ঝুঁকি নেই। যাইহোক, উচ্চ তাপমাত্রায় গ্রাফাইট সামগ্রীর সাথে সরাসরি যোগাযোগের জন্য অক্সাইড সিরামিকের সীমিত উপযুক্ততা রয়েছে, যদি নিরোধক প্রয়োজন হয় তবে প্রায়শই কয়েকটি বিকল্প রেখে যায়। একটি হল হেক্সাগোনাল বোরন নাইট্রাইড (কখনও কখনও একই বৈশিষ্ট্যের কারণে সাদা গ্রাফাইট বলা হয়), কিন্তু এটির দুর্বল যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে। মলিবডেনাম সাধারণত উচ্চ তাপমাত্রা প্রয়োগের জন্য যুক্তিসঙ্গত কারণ এর মাঝারি খরচ, সিলিকন ক্রিস্টালের কম ডিফিউসিভিটি, এবং কম সেগ্রিগেশন সহগ, প্রায় 5 × 108, যা স্ফটিক গঠনকে ধ্বংস করার আগে কিছু মলিবডেনাম দূষণের অনুমতি দেয়।

দুই তাপ ক্ষেত্র নিরোধক উপকরণ
সর্বাধিক ব্যবহৃত নিরোধক উপাদান হল কার্বন বিভিন্ন আকারে অনুভূত। কার্বন অনুভূত পাতলা ফাইবার দিয়ে তৈরি যা তাপ নিরোধক হিসাবে কাজ করে কারণ তারা অল্প দূরত্বে তাপীয় বিকিরণকে অনেকবার ব্লক করে। নরম কার্বন অনুভূত উপাদানের তুলনামূলকভাবে পাতলা শীট বোনা হয়, যা তারপর পছন্দসই আকারে কাটা হয় এবং শক্তভাবে একটি যুক্তিসঙ্গত ব্যাসার্ধে বাঁকানো হয়। নিরাময় অনুভূত অনুরূপ ফাইবার উপকরণ দ্বারা গঠিত, একটি কার্বন-ধারণকারী বাইন্ডার ব্যবহার করে বিচ্ছুরিত তন্তুগুলিকে আরও শক্ত এবং আড়ম্বরপূর্ণ বস্তুতে সংযুক্ত করতে। বাইন্ডারের পরিবর্তে কার্বনের রাসায়নিক বাষ্প জমা করা উপাদানের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে উন্নত করতে পারে।

সাধারণত, ক্ষয় এবং পরিধান এবং সেইসাথে কণা দূষণ কমাতে একটি অবিচ্ছিন্ন গ্রাফাইট আবরণ বা ফয়েল দ্বারা প্রলিপ্ত করা হয়। অন্যান্য ধরনের কার্বন-ভিত্তিক নিরোধক উপকরণও বিদ্যমান, যেমন কার্বন ফেনা। সাধারণভাবে, গ্রাফাইটেড উপাদানগুলিকে স্পষ্টভাবে পছন্দ করা হয় কারণ গ্রাফাইটাইজেশন ফাইবারের পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করে। এই উচ্চ পৃষ্ঠ এলাকা উপাদান অনেক কম আউটগ্যাসিং অনুমতি দেয় এবং একটি সঠিক ভ্যাকুয়ামে চুল্লি আঁকা কম সময় লাগে. অন্য প্রকার হল C/C যৌগিক উপাদান, যার অসামান্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে যেমন হালকা ওজন, উচ্চ ক্ষতি সহনশীলতা এবং উচ্চ শক্তি। গ্রাফাইট অংশগুলি প্রতিস্থাপন করতে তাপীয় ক্ষেত্রগুলিতে ব্যবহৃত হয়, যা উল্লেখযোগ্যভাবে গ্রাফাইট অংশগুলির প্রতিস্থাপনের ফ্রিকোয়েন্সি হ্রাস করে এবং একক স্ফটিক গুণমান এবং উত্পাদন স্থিতিশীলতা উন্নত করে।

কাঁচামালের শ্রেণিবিন্যাস অনুসারে, কার্বন অনুভূতকে পলিঅ্যাক্রিলোনিট্রিল-ভিত্তিক কার্বন অনুভূত, ভিসকস-ভিত্তিক কার্বন অনুভূত এবং অ্যাসফল্ট-ভিত্তিক কার্বন অনুভূতে ভাগ করা যায়।

Polyacrylonitrile-ভিত্তিক কার্বন অনুভূতে একটি বড় ছাই উপাদান থাকে এবং উচ্চ-তাপমাত্রার চিকিত্সার পরে মনোফিলামেন্টগুলি ভঙ্গুর হয়ে যায়। অপারেশন চলাকালীন, চুল্লি পরিবেশকে দূষিত করার জন্য ধুলো সহজেই উত্পাদিত হয়। একই সময়ে, ফাইবারগুলি সহজেই মানুষের ছিদ্র এবং শ্বাসযন্ত্রের ট্র্যাক্টে প্রবেশ করে, যা মানুষের স্বাস্থ্যের ক্ষতি করে; ভিসকস-ভিত্তিক কার্বন অনুভূত এটির ভাল তাপ নিরোধক বৈশিষ্ট্য রয়েছে, তাপ চিকিত্সার পরে তুলনামূলকভাবে নরম এবং ধুলো তৈরির সম্ভাবনা কম। যাইহোক, ভিসকস-ভিত্তিক স্ট্র্যান্ডগুলির ক্রস-সেকশনের একটি অনিয়মিত আকৃতি রয়েছে এবং ফাইবার পৃষ্ঠে অনেকগুলি উপত্যকা রয়েছে, যা একটি Czochralski একক ক্রিস্টাল সিলিকন ফার্নেসে একটি অক্সিডাইজিং বায়ুমণ্ডলের উপস্থিতিতে গঠন করা সহজ। CO2 এর মতো গ্যাস একক ক্রিস্টাল সিলিকন পদার্থে অক্সিজেন এবং কার্বন উপাদানের বর্ষণ ঘটায়। প্রধান নির্মাতাদের মধ্যে রয়েছে জার্মান এসজিএল এবং অন্যান্য কোম্পানি। বর্তমানে, পিচ-ভিত্তিক কার্বন অনুভূত সেমিকন্ডাক্টর একক ক্রিস্টাল শিল্পে সর্বাধিক ব্যবহৃত হয় এবং এর তাপ নিরোধক কর্মক্ষমতা স্টিকি কার্বন অনুভূতের চেয়ে ভাল। গাম-ভিত্তিক কার্বন অনুভূত নিকৃষ্ট, তবে অ্যাসফল্ট-ভিত্তিক কার্বন অনুভূতের উচ্চতর বিশুদ্ধতা এবং কম ধুলো নির্গমন রয়েছে। নির্মাতাদের মধ্যে রয়েছে জাপানের কুরেহা কেমিক্যাল, ওসাকা গ্যাস ইত্যাদি।

যেহেতু কার্বন অনুভূত আকৃতি স্থির নয়, এটি পরিচালনা করা অসুবিধাজনক। এখন অনেক কোম্পানি কার্বন অনুভূত - নিরাময় কার্বন অনুভূত উপর ভিত্তি করে একটি নতুন তাপ নিরোধক উপাদান তৈরি করেছে। নিরাময় কার্বন অনুভূত এছাড়াও হার্ড অনুভূত বলা হয়. এটি একটি কার্বন অনুভূত যা রজন, স্তরিত, দৃঢ় এবং কার্বনাইজড দ্বারা গর্ভধারণের পরে একটি নির্দিষ্ট আকৃতি এবং স্ব-স্থায়িত্ব ধারণ করে।

একক স্ফটিক সিলিকনের বৃদ্ধির গুণমান তাপ ক্ষেত্রের পরিবেশ দ্বারা সরাসরি প্রভাবিত হয় এবং কার্বন ফাইবার নিরোধক উপাদানগুলি এই পরিবেশে একটি মূল ভূমিকা পালন করে। কার্বন ফাইবার তাপ নিরোধক নরম অনুভূত এখনও ফটোভোলটাইক সেমিকন্ডাক্টর শিল্পে একটি উল্লেখযোগ্য সুবিধা দখল করে তার খরচ সুবিধা, চমৎকার তাপ নিরোধক প্রভাব, নমনীয় নকশা এবং কাস্টমাইজযোগ্য আকৃতির কারণে। উপরন্তু, কার্বন ফাইবার অনমনীয় নিরোধক অনুভূত তাপ ক্ষেত্রের উপাদান বাজারে উন্নয়নের জন্য বৃহত্তর জায়গা থাকবে কারণ এর নির্দিষ্ট শক্তি এবং উচ্চতর অপারেবিলিটি। আমরা তাপ নিরোধক উপকরণের ক্ষেত্রে গবেষণা ও উন্নয়নের জন্য প্রতিশ্রুতিবদ্ধ এবং ফটোভোলটাইক সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের সমৃদ্ধি এবং উন্নয়নের জন্য ক্রমাগত পণ্যের কার্যকারিতা অপ্টিমাইজ করি।