Izolačný materiál pre tepelné pole

Proces rastu monokryštalického kremíka prebieha prevažne v tepelnom poli, kde kvalita tepelného prostredia výrazne ovplyvňuje kvalitu kryštálov a účinnosť rastu. Dizajn tepelného poľa hrá kľúčovú úlohu pri formovaní teplotných gradientov a dynamiky prúdenia plynu v komore pece. Okrem toho materiály použité pri konštrukcii tepelného poľa priamo ovplyvňujú jeho životnosť a výkon.

Význam návrhu tepelného poľa

Dobre navrhnuté tepelné pole zaisťuje vhodné rozloženie teploty pre rast polovodičovej taveniny a kryštálov, čím uľahčuje výrobu vysokokvalitného monokryštalického kremíka. Naopak, neadekvátne navrhnuté tepelné polia vedú k tomu, že kryštály nespĺňajú kvalitatívne požiadavky alebo v niektorých prípadoch bránia rastu celých monokryštálov.

Výber materiálov tepelného poľa

Materiály tepelného poľa sa týkajú konštrukčných a izolačných komponentov v komore pece na rast kryštálov. Medzi bežne používané izolačné materiály patríuhlíková plsť, zložený z tenkých vlákien, ktoré účinne blokujú tepelné žiarenie, čím poskytujú izoláciu.Uhlíková plsťje typicky tkaný do tenkých plátových materiálov, ktoré sú potom narezané do požadovaných tvarov a zakrivené tak, aby vyhovovali racionálnym polomerom.

Ďalším prevládajúcim izolačným materiálom je vytvrdená plsť, ktorá sa skladá z podobných vlákien, ale využíva spojivá obsahujúce uhlík na konsolidáciu rozptýlených vlákien do pevnejšej, štruktúrovanejšej formy. Použitím chemického naparovania uhlíka namiesto spojív možno ďalej zlepšiť mechanické vlastnosti materiálu.

Optimalizácia komponentov tepelného poľa

Typicky sú izolačné vytvrdené plsti potiahnuté súvislou vrstvou grafitu respfóliena ich vonkajších povrchoch, aby sa znížila erózia, opotrebovanie a kontaminácia časticami. Existujú aj iné typy izolačných materiálov na báze uhlíka, ako je uhlíková pena. Vo všeobecnosti sú preferované grafitizované materiály vzhľadom na ich výrazne zníženú povrchovú plochu, čo vedie k zníženiu odplynenia a kratšiemu času potrebnému na dosiahnutie správnej úrovne vákua v peci. Ďalšou alternatívou jeC/C kompozitmateriály, známe svojou ľahkosťou, vysokou odolnosťou voči poškodeniu a pevnosťou. Náhrada grafitových komponentov zaC/C kompozitv tepelnom poli výrazne znižuje frekvenciu výmeny grafitových komponentov, čím zlepšuje kvalitu monokryštálov a stabilitu výroby.