PAGE/ and in the and 标签：碳石墨材料单晶砷化镓2010—10-0313:573.2等静压石墨的特性3.2.1各向同性石墨材料在压制前，无论是糊状还是粉状，其物料颗粒排列无序。 在压力作用下，粉体颗粒发生位移变形，颗粒间的接触面因塑性变形而减小，发生机械咬合和交织。 材料被压实。 可以用显微镜观察材料中的碳质颗粒。 虽然它们不是正方形，但也不是长方形。 不规则编码规则下载天猫规则下载博饼规则下载淘宝规则下载扑克锦标赛规则pdf形。 即长宽比不同。 在挤压和成型的情况下，碳质颗粒在单向压力和磨擦的作用下会有序排列。 这导致最终产品的电学、机械、热学等性能存在差异，即垂直于压力面的方向与水平于压力面的方向不同，称为“各向异性” . 在很多应用中，不需要石墨的“各向异性”，但需要它的“各向异性”。 同性”。等静压是把材料的单向（或双向）压力转变为多向（全方位）压力，碳粒始终处于无序状态，使最终产品无或性能差异很小，方向上的性能比不低于111，人们称之为：“各向同性”。实际上，为了进一步缩小性能差异，除了关键的等静压成型外，还要进一步调整在碳质颗粒的结构和过程中需要。
各向同性石墨材料的最大特点是在石墨的各个方向上测得的性能是等效的（各向异性）。 其各向异性为1.0-1.1，通常为1.02-1.06。 据悉，与普通石墨相比，各向同性石墨的体积密度和机械硬度高出三个档次，如体积密度为1.70-1.90g/cm3（普通石墨为1.60-1.80g/cm3）cm3），弯曲硬度为35-（普通石墨为25-）等。 3.2.2 体积密度均匀性要制造结构精细、玉质致密、结构均匀的石墨制品，粉末压制（不是糊状）是唯一的工艺。 而粉末压制只能采用成型法和等静压技术。 采用模压成型时，无论是单面压制还是双面压制，由于摩擦力（碳质颗粒之间、制品与磨具之间）的影响，压力传递会逐渐减小，从而导致凹凸不平体积密度。 这些差异随着产品高度的降低而增强。 这些毛坯整体密度不均，除了给后续工序——焙烧带来隐患外，还会导致毛坯在加工成成品件时出现个别产品的性能差异，危害极大。 使用等静压机成型时，产品各个方向受力均匀，体积密度比较均匀，不受产品高度的限制。 3. 2. 3 可制造大型产品。 由于信息产业的快速发展，单晶的半径不断向大半径方向延伸。 原来的75-，发展到150-，但正，发展。
需要石墨材料的半径也大大减小。 据悉，EDM用石墨、连铸用石墨、核反应堆用石墨也需要大尺寸产品。 例如，如今商品市场上出现了?1500×的石墨制品。 很难使用成型方法。 这是因为它深受以下因素的阻碍：（1）压力机的吨位有限。 以产品半径为例，若压制单位压力为 ，则压制压力为：17,662 .5t，设计领导形象设计循环作业设计ao工艺废水处理厂设计配套工程施工组织设计清洁机器人结构设计将有更高的吨位。 如此大吨位的压力机，即使在今天也不难制造，如果再增加产品厚度，那压力机就是庞然大物了。 成本也非常可观。 (2)产品高度的限制目前双面压成型产品的高度只能在300到2之间，如果产品高度为2，一般情况下，上滑块与压铣机面的比值高度与产品高度之比为4:1，达到压力机的空间距离。 看起来压力机和磨具的一些结构变化有望增加一些高度，但压力机的设计和制造将遇到很大的困难。 毕竟这么高的产品，堆积密度的差异会非常显着。 甚至会导致无法形成中间部分的状态。 (3)烧结的局限性统计资料表明，碳素和石墨制品生产中70%以上的废铁是烧结过程造成的，而废铁的主要途径是产品的内外裂纹。
造成烧结产品脱落的原因有很多，如配方的合理性、结合剂的加入量、单位压力的大小、焙烧曲线的快慢、产品受热的均匀性、“高温焙烧过程中的“氧气”，以及填料的质量。 性能等，但不能确定产品堆积密度不均匀是产品内部结构缺失造成烧结损失的主要原因之一。 这是由于容重不同，膨胀系数不同所致。 在烧结过程中，形成不均匀的内部偏斜。 当内挠度超过产品本身硬度时，会因内挠度释放而损坏。 这些裂纹不仅在烧结过程中形成，而且在冷却过程中也容易形成。 因为等静压成型的产品，如上所述，在很大程度上克服了堆积密度的不均匀性，除了在产品尺寸相同的情况下，产品脱落的可能性大大增加，产量大大提高改善。 规模化产品成为可能。 除上述以外，等静压成型的等静压石墨除长方形、刨花板外，还可生产异型制品。 更重要的是，产品性能与产品尺寸无关。 3.2.4 各向同性石墨与各向异性石墨的性能比较 各向同性石墨与各向异性石墨的性能比较见表3-1 表3-1 各向同性石墨与各向异性石墨的特性比较 1.0-1.1小于 1.1 平均焦炭颗粒半径/? m1-1010-100 体积密度/(g/cm3) 1.7-2.01.6-1。
8弯曲硬度/。 2—9829.4—58.8毛坯规格/mm 最大半径-圆柱最大半径-圆柱最大宽度毛坯形状可制造长规格及异形材料不能制造长规格及异形产品毛坯规格及特性与毛坯无关形状规格 根据毛坯的形状和尺寸，毛坯规格的精度不好，精度好，在毛坯中的分散程度 堆积密度的R值与毛坯内部位置无关空白，特征离散度小，在0.03以内，中心部分和周围部分有差异，0.06，左右体积密度LOT之间的离散度为±0.03±0.64。 石墨制品及其在半导体产业和光伏产业中的应用 4.1 石墨材料在单晶硅砷化镓制造中的应用 中国半导体产业持续发展，较2006年下降20.8%。随着各国对可再生能源的重视和持续的随着太阳能电池板转换效率的提高，产品成本持续上升，太阳能电池板产值快速下降。 2000年以来光伏市场的发展超过了行业历史上的任何一次跨越。 2007年全球太阳能电池板产值达到100%，比2006年下降56%。2007年中国太阳能电池板产值达到100%，环比下降148%，市场份额从 2006 年的 17% 增加到 27%。
光伏发电的前景已经被越来越多的国家和金融界所认可。 砷化镓材料除了用于生产半导体集成电路硅片外，还广泛应用于光伏太阳能电池板行业，特别是生产由单晶制成的砷化镓太阳能电池板具有很高的转换效率（13%- 18%）。 用于硅太阳能电池板的单晶硅片主要由两个工艺渠道生产和供应。 一种是用直拉单晶生产单晶棒，将其切割成圆片。 另一种是以砷化镓为原料，经焙烧制成单晶硅砷化镓块，再通过线切割机加工成硅片。 在太阳能电池板制造的工艺流程中，可以看出砷化镓毛坯是整个光伏产业链中尤为重要的基础工序。 用铸造技术制备多晶硅，称为铸造砷化镓或坯料砷化镓（con，mc-Si）。 铸造砷化镓实际上富含大量碳化物、晶界、位错和杂质，但由于省去了成本高昂的拉晶工序，相对成本较低，煤耗也较低。 它已被国际认可。 广泛使用。 与直拉单晶相比，铸造砷化镓的主要优点是：①材料利用率高，能耗低，制备成本低，晶体生长简单，便于大规模生长； ② 可直接得到方锭，与制作单晶硅圆棒相比，在切割制备砷化镓的过程中节省了材料，提高了硅材料的利用率，圆形更方，便于封装密度电池模块。 而且它的缺点是富含氢键，高密度位错，微缺陷，杂质含量比较高，使得晶体质量明显高于单晶，进而提高了光电转换效率太阳能板。 目前，太阳能主要用于硅片，采用铸造砷化镓。 多晶圆的制造过程是铸造过程。 在此过程中，将熔融硅倒入模具中并成型，然后将其分裂成薄片。因为
因为多晶圆是压铸的，铸造GaAs太阳能电池板比单晶电池效率更高，因为铸造过程的晶体结构不完整，而且因为生产过程简单，它们可以生产得越来越多，价格也越来越便宜，而且具有广阔的市场前景。 早在1975年，美国﹙公司在世界上率先采用铸造法制备砷化镓材料﹙，用于制造太阳能电池板。 几乎与此同时，其他研究组也提出了不同的铸造工艺来生产各种砷化镓材料，如英国公司的结晶法、美国 公司的热交换法、札幌的释放焙烧法等。钛公司。 以此为起点，铸造砷化镓产品进入了人们的视线。 铸造砷化镓自发明以来，技术不断改进，质量不断提高，应用得到广泛应用。 在材料制备方面，平面固液界面技术、渗碳硅涂层技术等技术的应用，材料规格不断强化； 在电池方面，SiN减反射层技术、氢钝化技术、吸杂技术的开发和应用，使得铸造砷化镓材料的热性能得到显着改善，其太阳能电池的光电转换效率得到显着提高。面板也得到了迅速改进。 实验室效率从1976年的12.5%提高到21世纪初的19.8%。 %。 近年来，甚至达到了20.3%。 铸造砷化镓太阳能电池板在实际生产中的效率也达到了15%-16%左右。 由于铸造砷化镓的优势，包括中国在内的世界各大太阳能生产国都在努力发展其产业规模。
20世纪90年代以来，全球新建的太阳能电池板及材料生产线大多为铸造砷化镓生产线，但随着产业规模和技术水平的提高，更多的铸造砷化镓材料及电池生产线被投入应用。 目前，铸造砷化镓已占太阳能电池板材料的55%以上，被称为最重要的太阳能电池板材料。 铸造砷化镓晶圆的加工流程从坯料开始，完成硅晶圆的加工。 其完整的工艺流程如右图所示。 上料→熔化→定向生长→冷却熔化↓硅片清洗←多线切割←断锭←硅锭显露↓包装→典型生产流程如下： (1)装料：清洗或未清洗的51材料放入喷有渗碳硅涂层的石英坩埚中，整体置于定向熔块上。 下炉盖随上炉盖一起上升并合上，抽真空，并注入氢气作为保护性二氧化碳。 炉内压力大致维持在4×104—6×左右； (2) 加热：借助均匀分布在四周的石墨加热器，以设定的速度缓慢加热，以排除炉具和硅材料表面吸收的冷空气； (3)熔化：降低加热功率，使炉内温度达到硅料的熔化温度1540℃左右，并保持至硅料完全熔化； (4)长晶：硅料熔化后，适当降低加热功率，工作区温度降至1430℃左右硅的熔点，轻轻抬起隔热笼，使定向石英坩埚顶部的熔块逐渐漏出加热区，产生小于0℃的垂直温度梯度，坩埚内硅材料的温度从顶部升高，产生固液相界面。 顶部开始形成多晶，随着隔热笼的增加，水平固液界面也逐渐升高，砷化镓呈柱状向下生长。 在生长过程中，需要尽可能保持水平方向的零温度梯度，直至晶体生长完成。 ，这个过程取决于加入多少材料，大约需要20-30h； (5)固溶体：晶体生长完成后，由于51材料在坩埚内上下温差较大，此时的砷化镓锭会有一定的热偏斜，在后续的切锭、切片和电池制造过程中很容易破碎。 因此，晶体生长后，应在硅的熔点附近保持一段时间，使整个晶锭的温度逐渐均匀，减少或排除热量。 偏转; (6)冷却：固溶后，加热器停止加热，通入大流量氢气，使炉内温度逐渐降低，气压逐渐降低，直至达到常压和允许体铸锭的温度。
(7)出锭：加下炉盖，将坩埚漏在支架上，用专用装卸叉车将坩埚叉出； (8)断锭：用分锭器将硅片锭上下两部分容易吸附杂质的部分剔除。 去除表面和周边，按照所需硅片规格（如×规格或×规格）切割成均匀的圆形硅柱； (9)模切：用多线切割机将圆形硅柱切割成220?的长度。 约 m 的砷化镓晶片； (10)清洗包装：将切割后的晶圆清洗干净，去除表面的铣削液等残留物，烘干后包装备用，流程结束。 4.1.2 砷化镓焙烧炉的结构组成根据砷化镓片的生产工艺可知，其核心设备是大容量砷化镓焙烧炉。 将硅材料低温熔化，通过定向冷却凝结结晶，生产出晶向一致的硅锭，从而满足太阳能电池板生产对硅片质量的要求。 砷化镓焙烧炉是硅片制造的关键设备之一。 工艺流程的稳定性、设备控制的稳定性和先进性直接关系到是否生产出合格的硅锭，而合格的硅锭直接决定了圆形电池的光电转换效率。 砷化镓焙烧炉由锅式炉体、加热器、装料保温笼升降机构、送风风冷系统、控制系统和安全保护系统等组成。 砷化镓硅片的质量主要取决于硅片焙烧炉中砷化镓的定向生长。 为完成上述连续过程，全手动砷化镓焙烧炉设计由以下主要工作系统组成。 它们分别是真空系统、加热系统、测温系统、保温层升降系统、压力控制系统和其他辅助系统。 (1)真空系统 真空系统是将硅锭保持在真空状态下进行一系列处理，要求在不同的状态下，将炉内真空压力控制在一定范围内。
这就要求真空系统既要有抽真空设备，又要有非常灵敏的压力监测和控制装置。 确保硅锭在生长过程中处于良好的气氛中。 真空系统由机械泵、罗茨泵、比例阀旁路抽气系统组成。 (2)加热系统加热系统是维持工艺要求的关键。 由发热元件加热，由中央控制器控制，能保证恒温场内的温度按设定值变化； 同时将体温控制在一定的精度范围内。 完成长晶过程中对硅锭温度的精确要求。 (3)测温系统测温系统是测量硅锭在炉内长晶过程中的温度变化，实时分析硅锭生长状态的定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构地震破坏分析销售进度分析表易迅商城竞争战略分析研判系统提供数据方便实时分析判断晶体生长状态系统可调节生长晶体参数空转速度和进料参数表a过滤池运行参数低-温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法冷却塔技术参数及选型，使本工艺运行良好。 (4) 绝缘层升降系统 绝缘层升降系统的作用机理是保证硅锭在晶体生长过程中保持良好的晶体生长速率。 它由精密机械升降系统实现，并配有精确的位置和速度控制系统。 保证硅锭晶核生成的优良性和光电转换的高效性。 (5)压力控制系统 压力控制系统主要保证硅锭在炉内生长过程中，在一定时间内，按工艺要求保持一定的压力。 由晶体生长状态实时分析判断系统控制。
(6)其他辅助系统砷化镓焙烧炉的工作原理：将硅片材料放入镀膜坩埚内，放在定向熔块上，关汽包抽真空，加热至硅材料完全熔化，保温笼轻轻向上抬起，硅料结晶过程中释放的热量通过定向熔块向下炉腔内壁辐射。 坩埚顶部的定向熔块向两个方向散热，垂直，大于0℃的温度梯度允许柱状晶体生长。 硅料熔化后，硅锭固溶冷却，整个焙烧过程完成。 4.1.3 石墨材料在硅片焙烧炉中的应用在砷化镓焙烧炉中，很多部件都需要用到石墨材料。 尤其是加热器所用的发热材料——高纯石墨，以及加热器所用的隔热材料——高纯碳毡保温材料，是目前重要的配套材料。 (1)加热器使用的加热材料——高纯石墨材料在硅片焙烧炉的设计中，为了使硅材料熔化，必须采用合适的加热方式。 就加热的治疗效果而言，感应加热和辐射加热都可以达到所需的湿度。 通常使用辐射加热。 它可以精确控制结晶过程的传热，从而在坩埚内产生垂直的温度梯度。 加热器的加热能力必须超过1650°C。 同时，其材料不会与硅材料发生反应，不会对硅材料造成污染，可在真空和惰性气氛中常年使用。 符合使用条件的可用加热器有金属钨、钼和非金属石墨等。由于钨、钼价格昂贵，加工难度大，石墨来源广泛，可加工成各种形状。
此外，石墨具有热惯性小、升温快、耐低温、抗热震性好、辐射面积大、加热效率高、基本性能稳定等特点。 (2)加热器用的隔热材料——高纯碳毡用于焙烧过程的隔热材料，为提高生产效率，要求设备的升温速度越快越好； 由于采用真空工艺，炉内物料漏风量应尽量少，并缩短抽真空时间。 时间; 同时，硅材料中的温度梯度也需要精确改善以实现隔热层。 隔热层的质量应尽量轻，以减少升降时的惯性，影响控制精度。 综上所述，对隔热材料的选择要求是：耐低温、密度小、导热小、蓄热少、隔热效果好、放气少、重量轻、膨胀系数小。 在众多耐火保温材料中，高纯碳毡最为理想。 文中如有不足之处，敬请指教！
