Grafīta materiālu raksturojums un to pielietojums fotoelektriskajā un pusvadītāju nozarē

Aug 12, 2025

Atstāj ziņu

Attiecībā uz oglekļa grafīta materiālu veidiem, ko izmanto grafīta izstrādājumos pusvadītāju un fotoelektrisko rūpniecībā, nozares eksperti uzskata, ka tos var iedalīt trīs kategorijās vai trīs attīstības posmos. Pirmā kategorija ir grafīta produkti, kas ražoti, izmantojot kompresijas veidni (vai ekstrūziju, vai vibrācijas veidni). Šie produkti šobrīd veido nelielu daļu no oglekļa grafīta materiālu izstrādājumiem, ko izmanto pusvadītāju un fotoelektrisko rūpniecībā. Otrā kategorija ir izotropiski augstas tīrības grafīta produkti, kas ražoti, izmantojot izostatisko presēšanu. Šie produkti pašlaik visplašāk izmanto pusvadītāju un fotoelektriskās rūpniecības nozarēs, veidojot vairāk nekā 80% no šajās nozarēs izmantotā globālā grafīta produktu apjoma. Trešā kategorija ir oglekļa-oglekļa šķiedru kompozītmateriāli. Tie ir jaunāki materiāli un produkti, kas šajos lietojumos aizstāj grafīta materiālus.


Oglekļa-oglekļa šķiedru kompozītu izmantošanu var uzskatīt par trešo posmu sildītāju, siltuma izolācijas materiālu un citu materiālu uzklāšanā pusvadītāju un fotoelektrisko rūpniecību, kas atspoguļo augstāku tehnoloģijas attīstības līmeni. Tomēr tas nenozīmē, ka pašlaik izmantotie izotropie augstas tīrības pakāpes grafīta produkti tiks pārtraukti un pilnībā aizstāti ar oglekļa-oglekļa šķiedru kompozītiem. Nozares eksperti uzskata, ka neviena veida materiāli un produkti neaizstās otru pusvadītāju un fotoelektrisko rūpniecībā. Viņi prognozē, ka tirgus attīstīsies situācijā, kad katram ir ievērojama tirgus daļa.


Oglekļa-oglekļa kompozītmateriāli ir oglekļa šķiedras pastiprinātas oglekļa matricas. Tie piedāvā tādas izcilas īpašības kā viegls svars, lieliska izturība pret ablāciju, izturību pret termisko triecienu, toleranci ar lielu bojājumu, augstas temperatūras izturību un augstu projektējamību. Tāpēc tos plaši izmanto plašos laukos, ieskaitot kosmisko, aviāciju un atomenerģiju. Turklāt kompozītmateriālus var pielāgot vēlamajām īpašībām un formām konkrētām lietojumprogrammām, izvēloties šķiedras veidu, struktūru, daudzumu, matricas prekursoru un apstrādes apstākļus. Līdz ar to to pielietojums paplašinās un iegūst arvien lielāku uzmanību. Oglekļa un oglekļa kompozītmateriāli ir daudz spēcīgāki nekā grafīts un piedāvā izcilu izmēru stabilitāti, trieciena pretestību un termisko triecienu pretestību, un vispārējās mehāniskās īpašības pārspēj grafīta īpašībām. Izmantojot attīrīšanu, šo materiālu metāla piemaisījumu saturu var kontrolēt līdz zem 5 ppm.

 

Oglekļa-oglekļa kompozītmateriāla termiskā lauka produkti, ko izmanto pusvadītāju un fotoelektriskās rūpniecības nozarēs, piedāvā šādas nozīmīgas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajiem grafīta produktiem:
① Tie ievērojami pagarina produkta kalpošanas laiku un samazina komponentu nomaiņas laiku, tādējādi uzlabojot aprīkojuma izmantošanu un samazinot uzturēšanas izmaksas.
② Salīdzinot ar tradicionālajiem grafīta produktiem, tos var padarīt plānākus, ļaujot esošajam aprīkojumam ražot garāku un lielāku diametru produktu, ietaupot ievērojamus ieguldījumus jaunos aprīkojumos un nodrošinot vienmērīgāku temperatūras lauku.
③ Sakarā ar to lielisko termisko triecienu pretestību, tie ir mazāk jutīgi pret plaisāšanu atkārtotos augstas temperatūras termiskās vibrācijas apstākļos, tādējādi novēršot temperatūras lauka svārstības.
④ Tradicionālos grafīta termiskā lauka produktus ir grūti veidot, velkot liela diametra produktus. Tomēr, ņemot vērā lielisko oglekļa-oglekļa kompozītmateriālu veiktspēju, oglekļa-oglekļa kompozītmateriāla termiskā lauka produkti pašlaik tiek plaši izmantoti liela diametra vilkšanas procesos ārzemēs.
⑤ Oglekļa-oglekļa kompozītmateriālu materiālu izmantošana kā siltuma izolācija (siltuma vairogi) Czochralski viena kristāla vilkšanas krāsnīs var sasniegt ievērojamus enerģijas ietaupījumus, salīdzinot ar grafīta materiāliem, pateicoties to lieliskajai siltumizolācijas veiktspējai (daži pētījumu rezultāti liecina par 20% enerģijas taupīšanu).