Material za toplotno izolacijo

Proces rasti monokristalnega silicija poteka pretežno v termalnem polju, kjer kakovost toplotnega okolja pomembno vpliva na kakovost kristalov in učinkovitost rasti. Zasnova toplotnega polja ima ključno vlogo pri oblikovanju temperaturnih gradientov in dinamike pretoka plina v komori peči. Poleg tega materiali, uporabljeni pri izdelavi toplotnega polja, neposredno vplivajo na njegovo življenjsko dobo in delovanje.

Pomen oblikovanja toplotnega polja

Dobro načrtovano toplotno polje zagotavlja ustrezno porazdelitev temperature za rast taline polprevodnikov in kristalov ter tako olajša proizvodnjo visokokakovostnega monokristalnega silicija. Nasprotno pa neustrezno oblikovana toplotna polja povzročijo, da kristali ne izpolnjujejo zahtev glede kakovosti ali v nekaterih primerih ovirajo rast popolnih monokristalov.

Izbira materialov za toplotno polje

Materiali s toplotnim poljem se nanašajo na strukturne in izolacijske komponente v komori peči za rast kristalov. Med pogosto uporabljenimi izolacijskimi materiali jekarbonski filc, sestavljen iz tankih vlaken, ki učinkovito blokirajo toplotno sevanje in s tem zagotavljajo izolacijo.Karbonski filcje običajno tkano v tanke pločevine podobne materiale, ki so nato razrezani v želene oblike in ukrivljeni, da ustrezajo racionalnim polmerom.

Drug razširjen izolacijski material je strjena klobučevina, sestavljena iz podobnih vlaken, vendar z uporabo veziv, ki vsebujejo ogljik, za utrjevanje razpršenih vlaken v bolj robustno, strukturirano obliko. Z uporabo kemičnega naparjevanja ogljika namesto veziv se lahko mehanske lastnosti materiala še izboljšajo.

Optimiziranje komponent toplotnega polja

Običajno je izolacijsko strjena klobučevina prevlečena z neprekinjeno plastjo grafita ozfolijona njihovih zunanjih površinah za zmanjšanje erozije, obrabe in kontaminacije z delci. Obstajajo tudi druge vrste izolacijskih materialov na osnovi ogljika, kot je ogljikova pena. Na splošno so grafitizirani materiali prednostni zaradi njihove znatno zmanjšane površine, kar vodi do zmanjšanega izločanja plinov in krajšega časa, potrebnega za doseganje ustreznih ravni vakuuma v peči. Druga možnost jeC/C kompozitmateriali, znani po svoji lahki, visoki odpornosti na poškodbe in trdnosti. Zamenjava grafitnih komponent zC/C kompozitv termičnem polju znatno zmanjša pogostost zamenjave grafitnih komponent, s čimer izboljša kakovost monokristalov in stabilnost proizvodnje.