Tepelně izolační materiál

Proces růstu monokrystalického křemíku probíhá převážně v tepelném poli, kde kvalita tepelného prostředí významně ovlivňuje kvalitu krystalů a účinnost růstu. Konstrukce tepelného pole hraje klíčovou roli při formování teplotních gradientů a dynamiky proudění plynu v komoře pece. Navíc materiály použité při konstrukci tepelného pole přímo ovlivňují jeho životnost a výkon.

Význam návrhu tepelného pole

Dobře navržené tepelné pole zajišťuje vhodné rozložení teploty pro taveninu polovodičů a růst krystalů, čímž usnadňuje výrobu vysoce kvalitního monokrystalického křemíku. Naopak neadekvátně navržená tepelná pole vedou k tomu, že krystaly nesplňují požadavky na kvalitu nebo v některých případech brání růstu celých monokrystalů.

Výběr materiálů tepelného pole

Materiály tepelného pole se týkají konstrukčních a izolačních součástí v komoře pece pro růst krystalů. Mezi běžně používané izolační materiály patříuhlíková plsť, složený z tenkých vláken, která účinně blokují tepelné vyzařování, čímž poskytují izolaci.Uhlíková plsťje typicky tkaný do tenkých listovitých materiálů, které jsou pak řezány do požadovaných tvarů a zakřiveny tak, aby odpovídaly racionálním poloměrům.

Dalším převládajícím izolačním materiálem je vytvrzená plsť, složená z podobných vláken, ale využívající pojiva obsahující uhlík ke konsolidaci rozptýlených vláken do robustnější, strukturované formy. Použitím chemického napařování uhlíku místo pojiv lze dále zlepšit mechanické vlastnosti materiálu.

Optimalizace komponent tepelného pole

Typicky jsou izolační vytvrzené plsti potaženy souvislou vrstvou grafitu popřfóliena jejich vnějších površích, aby se snížila eroze, opotřebení a znečištění částicemi. Existují také jiné typy izolačních materiálů na bázi uhlíku, jako je uhlíková pěna. Obecně jsou preferovány grafitizované materiály vzhledem k jejich výrazně snížené povrchové ploše, což vede ke snížení odplyňování a kratší době potřebné k dosažení správné úrovně vakua v peci. Další alternativou jeC/C kompozitmateriály, známé pro svou nízkou hmotnost, vysokou odolnost proti poškození a pevnost. Náhrada grafitových komponent zaC/C kompozitv tepelném poli výrazně snižuje frekvenci výměny grafitových komponent, čímž zlepšuje kvalitu monokrystalů a stabilitu výroby.