Sürekli Yüksek Saflıkta Silikon Üretimi için Yüksek Verimli Akışkan Yataklı Reaktörler

Yüksek saflıklı polisilisikonun küresel talebi, fotovoltaik (PV) ve yarı iletken endüstrilerinin temeli yüksek verimli, daha az enerji yoğunluğu üreten üretim yöntemlerini gerektiriyor.Geleneksel seri tabanlı Siemens işlemi hala yaygınkenEndüstri hızla...Sürekli sıvılandırılmış yatak reaktörü (FBR) teknolojisi. FBR sistemleri, silan (SiH4) veya triklorosilan (SiHCl3) gazının tohum parçacıklarının sıvılaştırılmış bir yatağında termal parçalanmasını kullanır.Enerji tüketimini %80'e kadar düşürerek ve sürekli, otomatik üretim paradigması.

Bir FBR içindeki granüler polisilisikonun üretimi, monosilan (SiH4) gazının heterojen termal pirolizine dayanır. Temel kimyasal reaksiyon şu şekilde ifade edilir:

Aktif bir reaktörde, silan gazı bir taşıyıcı gazla (tipik olarak hidrojen) karıştırılır ve reaktör odasının dibine enjekte edilir.Gaz akışı yüksek saflıkta silikon tohum parçacıklarının yatağından yukarı doğru geçerSıcaklık reaksiyon bölgesine (600C ila 700C) ulaştıkça, silan gazı parçalanır ve saf elemental silikon doğrudan asılı tohum boncuklarının yüzeylerine bırakılır.

Bu sürekli çöküntü, hedef ağırlığa ulaşana kadar granüllerin boyutlarında artışa neden olur.Bu noktada sıvılaşma hızını aşarlar ve sürekli hasat için kapın dibine batarlar..

Yüksek saflıklı silikon için FBR teknolojisinin benimsenmesinin arkasındaki ana itici güç, burada eski Siemens işlemiyle karşılaştırıldığında termodinamik verimliliği ve sürekli çalışma profilidir.

Kesintisiz, sürekli çalışmayı sürdürmek için, FBR tasarımı gaz hızını parçacık ağırlığı dağılımlarıyla mükemmel bir şekilde dengelemelidir.

Gaz hızı, minimum sıvılaştırma hızı (umf) ve granüler yatağın terminal hızı (ut) arasında tam olarak korunmalıdır.

1. Saldırma/Kanallama:Gaz hızı kötü dağıldığında, gaz kabarcıklarının tohum parçacıklarını atlamasına neden olur ve bu da verimli kimyasal buhar çöküntüsünü (CVD) durdurur.

2. Eğitim:Gaz hızı ut'u aştığında, kazara üst egzozdan değerli ince tohum parçacıklarını büyümeden dışarı fırlatır.

Yarım iletken sınıfı silikon, 99.999999999% (11N saflık) saflık profili gerektirir.ve nikel silikon matrisine, elektronik özelliklerini mahvediyor.

Sıfır kontaminasyon kapsamına ulaşmak için:

• Döşeme:Reaksiyon bölgesi, yüksek saflıktan bir iç kapağa kaplıdır.Kuvars (SiO2)veya ultra yoğunSilikon Karbid (SiC).

• Gaz Perdeler:İç kaplama ile dış basınç kaplaması arasındaki halka şeklindeki boşlukta, inert veya saf hidrojen gazı perde tutulur, bu da süreci metal temasından korur.

Sürekli çalışma, önleyici mühendislik stratejileri gerektiren benzersiz mekanik ve fiziksel zorluklar ortaya koyar:

• Duvar çöküntüsü (Amorf Kabuk):Silane, tohum parçacıklarında değil, sıcak reaktör duvarlarında erken bozulabilir.Özel soğutma ceketleri, yatak çekirdeğini yerel mikrodalga veya kızılötesi ısıtma dizileri ile ısıtırken, reaktörün dış duvarlarını kritik reaksiyon eşiğinin biraz altında tutar.

• Para cezası:Homogen nükleerleşme silanın gaz fazında doğrudan parçalanmasına neden olabilir ve granüler kaplamalar yerine ultra ince silikon tozları oluşturabilir.Sıvı yatak bölgesinin altındaki serbest gaz alanını en aza indirmek bu fenomeni kontrol eder..

• Devamlı Tohumlama:Ağır boncukların sürekli toplanmasını dengelemek için,üstteki otomatik mikro besleyici, iç basınçları düşürmeden küçük silikon tohum parçacıklarını sisteme sürekli enjekte eder..

S: Güneş kristali çekmek için neden bir FBR'den granüler silikon tercih edilir?

C: Granüler silikon sıvı gibi kolayca akar ve bu da onu sürekli Czochralski (CCZ) kristal büyüme süreci için idealdir.Fırının soğutulmadan hammaddelerle sürekli olarak yeniden doldurulmasına izin verir, fabrika üretimini büyük ölçüde artırdı.

S: Bir FBR sisteminde planlanmamış duraklama zamanının ana nedeni nedir?

Cevap: Enjeksiyon noktalarında silanın erken termal parçalanması nedeniyle nozel tıkanması başlıca nedendir.Modern tasarımlar, silan gazını ısıtılmış sıvı yatağına ulaşana kadar soğutmak için su veya yağla soğutulmuş enjeksiyon nozeleri kullanır.

S: FBR teknolojisi 11N (Yarım iletken derecesi) saflığına ulaşabilir mi?

A: Evet. Tarihsel olarak, FBR, ince toz kirliliği ve kaplama sızdırılması ile mücadele etti ve bunu güneş sınıflarına (9N) sınırladı.Modern ultra saf sıvılaştırma gazları ve gelişmiş silikon karbit kaplamaları ile, FBR sistemleri 11N yarı iletken sınıfı özelliklerine başarıyla ulaşabilir.

Devamlı sıvılaştırılmış yatak reaktörleri yüksek saflıklı silikon üretiminde bir paradigma değişikliğini temsil eder.FBR sistemleri, yüksek talepte olan granüler üretimi elde ederken üretim enerji gereksinimlerini eski seviyelerin bir kısmına düşürürMalzeme bilimi eski kirlilik engellerini çözerken, FBR mimarisi küresel elektronik ve yenilenebilir enerji tedarik zincirlerine hakim olmaya hazır.