সিলিকন কার্বাইড কীভাবে শিল্প স্কেলে উত্পাদিত হয়?

সামগ্রী মেনু

● সিলিকন কার্বাইডের মৌলিক বিষয়

● শিল্প উত্পাদন পদ্ধতি

>> 1। অ্যাকসন প্রক্রিয়া

>> 2। শারীরিক বাষ্প পরিবহন (পিভিটি)

>> 3। রাসায়নিক বাষ্প জমা (সিভিডি)

● সিলিকন কার্বাইড ভর উত্পাদনে আধুনিক উদ্ভাবন

>> এআই-চালিত প্রক্রিয়া অপ্টিমাইজেশন

>> বড় চুল্লি প্রযুক্তি

>> পুনর্ব্যবহারযোগ্য এবং টেকসই

● ভর উত্পাদিত সিলিকন কার্বাইডের প্রয়োগ

● শিল্প-স্কেল উত্পাদন চ্যালেঞ্জ

● ভবিষ্যতের প্রবণতা

● উপসংহার

● FAQ

>> 1। সিলিকন কার্বাইড কেন পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সে সিলিকনের চেয়ে বেশি পছন্দ করা হয়?

>> 2। পিভিটি ব্যবহার করে একটি একক এসআইসি স্ফটিক বাড়াতে কতক্ষণ সময় লাগে?

>> 3। গ্লোবাল এসআইসি উত্পাদনের কত শতাংশ অ্যাকসন প্রক্রিয়া ব্যবহার করে?

>> 4। সিলিকন কার্বাইড কি পুনর্ব্যবহারযোগ্য হতে পারে?

>> 5 ... সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে আরও বিস্তৃত এসআইসি গ্রহণের মূল বাধা কী?

সিলিকন কার্বাইড (এসআইসি) চরম স্থায়িত্ব, তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং বৈদ্যুতিক দক্ষতার জন্য প্রয়োজনীয় শিল্পগুলির জন্য একটি ভিত্তিযুক্ত উপাদান হয়ে উঠেছে। এর ভর উত্পাদন কয়েক দশক ধরে পরিমার্জনিত উন্নত শিল্প প্রক্রিয়াগুলিকে উন্নত করে, উচ্চ-তাপমাত্রার সংশ্লেষণ, নির্ভুলতা প্রকৌশল এবং কাটিয়া-এজ অটোমেশনের সংমিশ্রণ করে। এই নিবন্ধটি পদ্ধতিগুলি, চ্যালেঞ্জগুলি এবং উদ্ভাবনগুলি ড্রাইভিং অন্বেষণ করে সিলিকন কার্বাইড ভর উত্পাদন, শক্তি, প্রতিরক্ষা এবং উন্নত উত্পাদন যেমন সেক্টর জুড়ে এর গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা সম্পর্কে অন্তর্দৃষ্টি সরবরাহ করে।

সিলিকন কার্বাইডের মৌলিক বিষয়

সিলিকন কার্বাইড সিলিকন এবং কার্বনের একটি সিন্থেটিক যৌগ যা এর ব্যতিক্রমী কঠোরতা (9.5 এমওএইচএস), তাপ পরিবাহিতা (120–490 ডাব্লু/এম · কে) এবং রাসায়নিক জড়তার জন্য বিখ্যাত। প্রাকৃতিকভাবে ঘটে যাওয়া মাইসানাইটের বিপরীতে, শিল্প সিসি কঠোর বিশুদ্ধতা এবং কাঠামোগত প্রয়োজনীয়তাগুলি পূরণ করতে সিন্থেটিকভাবে উত্পাদিত হয়।

শিল্প উত্পাদন পদ্ধতি

1। অ্যাকসন প্রক্রিয়া

1891 সালে এডওয়ার্ড অ্যাকসন দ্বারা বিকাশিত, এই পদ্ধতিটি বাল্ক সিক সংশ্লেষণের জন্য সর্বাধিক ব্যবহৃত হয়।

পদক্ষেপ:

1। কাঁচামাল প্রস্তুতি: উচ্চ-বিশুদ্ধতা সিলিকা বালি (সিও) এবং পেট্রোলিয়াম কোক (সি) 1: 3 অনুপাতের সাথে মিশ্রিত হয়।

2। চুল্লি সমাবেশ: মিশ্রণটি গ্রাফাইট-রেখাযুক্ত বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের চুল্লীতে লোড করা হয়।

3। প্রতিক্রিয়া পর্ব: তাপমাত্রা 2,500 ° C এর বেশি পরিমাণে প্রতিক্রিয়াটিকে ট্রিগার করে:

Sio ₂+3c → SIC +2CO

4। কুলিং এবং এক্সট্রাকশন: 36–48 ঘন্টা পরে, চুল্লি শীতল হয় এবং অপরিশোধিত সিক স্ফটিকগুলি গ্রাফাইট কোর থেকে বের করা হয়।

5 ... ক্রাশিং এবং গ্রেডিং: উপাদানটি পালভারাইজড এবং ঘর্ষণ, অবাধ্যতা বা আরও প্রক্রিয়াজাতকরণের জন্য গ্রিট আকারে বাছাই করা হয়।

সুবিধা:

-বড় আকারের আউটপুট জন্য ব্যয়বহুল।

- ঘর্ষণকারী এবং ধাতব-গ্রেড সিকের জন্য উপযুক্ত।

সীমাবদ্ধতা:

- শক্তি-নিবিড় (প্রতি টন 12 মেগাওয়াট পর্যন্ত)।

- লোহা এবং অ্যালুমিনিয়ামের মতো অবশিষ্ট অমেধ্যের কারণে সীমিত বিশুদ্ধতা (95-98%)।

2। শারীরিক বাষ্প পরিবহন (পিভিটি)

প্রাইভেট ইলেক্ট্রনিক্সের জন্য একক-স্ফটিক সিক ওয়েফারগুলির উত্পাদনকে প্রাধান্য দেয়।

পদক্ষেপ:

1। পরমানন্দ: এসআইসি পাউডারটি একটি শূন্যতায় ~ 2,400 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে উত্তপ্ত করা হয়, সি, সিআইসি এবং সিসিস গ্যাসগুলিতে বাষ্প হয়ে যায়।

2। স্ফটিক বৃদ্ধি: একটি শীতল বীজ স্ফটিকের উপর বাষ্প ঘনীভূত, একটি একক-স্ফটিক ইনগোট গঠন করে।

3। ওয়েফার প্রসেসিং: ইনগোটটি ডায়মন্ড ওয়্যার করাত ব্যবহার করে ওয়েফারগুলিতে কাটা হয় এবং ন্যানোস্কেল মসৃণতায় পালিশ করা হয়।

সুবিধা:

-পাওয়ার ডিভাইসের জন্য 4H-SIC এবং 6H-SIC স্ফটিক উত্পাদন করে।

-ডোপিং সক্ষম করে (যেমন, এন-টাইপের জন্য নাইট্রোজেন, পি-টাইপের জন্য অ্যালুমিনিয়াম)।

চ্যালেঞ্জ:

- ধীর বৃদ্ধির হার (0.2-2 মিমি/ঘন্টা)।

- সিলিকনের তুলনায় উচ্চ ত্রুটি ঘনত্ব।

3। রাসায়নিক বাষ্প জমা (সিভিডি)

সিভিডি গ্রাফাইট বা সিলিকনের মতো সাবস্ট্রেটে অতি-খাঁটি সিক স্তরগুলি জমা করে।

পদক্ষেপ:

1। গ্যাসের ভূমিকা: সিলেন (সিহ) এবং মিথেন (চ) একটি ভ্যাকুয়াম চেম্বারে খাওয়ানো হয়।

2। তাপীয় পচন: 1,200–1,600 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে, গ্যাসগুলি সাবস্ট্রেটে সিক গঠনে প্রতিক্রিয়া দেখায়:

Sih ₄+ch ₄→ sic +4H₂

3। স্তর বেধ নিয়ন্ত্রণ: প্রক্রিয়া সময়কাল লেপ বেধ (1–100 মিমি) নির্ধারণ করে।

অ্যাপ্লিকেশন:

- টারবাইন ব্লেডগুলির জন্য প্রতিরক্ষামূলক আবরণ।

- স্পেস টেলিস্কোপের জন্য মিরর সাবস্ট্রেটস।

সিলিকন কার্বাইড ভর উত্পাদনে আধুনিক উদ্ভাবন

এআই-চালিত প্রক্রিয়া অপ্টিমাইজেশন

- তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ: মেশিন লার্নিং অ্যালগরিদমগুলি রিয়েল-টাইমে চুল্লি পরামিতিগুলি সামঞ্জস্য করে, শক্তির ব্যবহার 15%হ্রাস করে।

- ত্রুটি সনাক্তকরণ: কম্পিউটার ভিশন সিস্টেমগুলি পিভিটি বৃদ্ধির সময় স্ফটিক অপূর্ণতাগুলি সনাক্ত করে, 30%দ্বারা ফলন উন্নত করে।

বড় চুল্লি প্রযুক্তি

- 10-মিটার দৈর্ঘ্যে অ্যাকসন চুল্লি স্কেলিং ব্যাচের আউটপুট 400%বৃদ্ধি করে।

- স্বয়ংক্রিয় চার্জিং সিস্টেমগুলি শ্রমের ব্যয় এবং দূষণের ঝুঁকি হ্রাস করে।

পুনর্ব্যবহারযোগ্য এবং টেকসই

- অ্যাকসন চুল্লিগুলি থেকে সহ নির্গমনগুলি ক্যাপচার করা হয় এবং ফর্মিক অ্যাসিডে রূপান্তরিত হয়।

- ওয়েফার কাটিয়া থেকে সিক স্ল্যাজ অবাধ্য ইটগুলির জন্য পুনর্নির্মাণ করা হয়।

ভর উত্পাদিত সিলিকন কার্বাইডের প্রয়োগ

শিল্প-স্কেল উত্পাদন চ্যালেঞ্জ

1। শক্তি ব্যয়: এসআইসি উত্পাদন ব্যয়ের 60% বিদ্যুৎ থেকে শুরু হয়।

2। স্ফটিক ত্রুটি: প্রাইভেট-প্রাপ্ত ওয়েফারগুলিতে স্থানচ্যুতি ডিভাইসের ফলন সীমাবদ্ধ করে।

3। গ্রাফাইট সরবরাহ: উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইটের 80% চীন থেকে আসে, সরবরাহ চেইন ঝুঁকি তৈরি করে।

ভবিষ্যতের প্রবণতা

- 8 ইঞ্চি ওয়েফার গ্রহণ: 150 মিমি থেকে 200 মিমি ওয়েফারগুলিতে স্থানান্তর চিপ ব্যয় 35%হ্রাস করতে পারে।

- তরল ফেজ এপিট্যাক্সি: উদীয়মান কৌশলগুলি 1,800 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে ত্রুটি-মুক্ত এসআইসি স্তরগুলির প্রতিশ্রুতি দেয়।

উপসংহার

সিলিকন কার্বাইডের ভর উত্পাদন কারিগর ব্যাচ প্রক্রিয়া থেকে উচ্চতর স্বয়ংক্রিয় সিস্টেমে বিকশিত হয়েছে উভয় মেগাটনগুলি ঘষে মুচড়ে এবং ত্রুটি-মুক্ত 200 মিমি ওয়েফার উভয়ই সরবরাহ করতে সক্ষম। পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি এবং বৈদ্যুতিক যানবাহনগুলি চাহিদা হিসাবে চালিত হিসাবে, নির্মাতারা স্ফটিক বৃদ্ধির কৌশলগুলি পরিমার্জন করতে, শিল্পের 4.0 প্রযুক্তি গ্রহণ করতে এবং কাঁচামাল সরবরাহ সুরক্ষিত করতে বছরে 4 বিলিয়ন ডলার বিনিয়োগ করছে। তাপ, বৈদ্যুতিক এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের সাথে এর তুলনামূলক সংমিশ্রণের সাথে এসআইসি কোয়ান্টাম কম্পিউটিং থেকে হাইপারসোনিক বিমান চলাচলে শিল্পগুলিকে বিপ্লব করার জন্য প্রস্তুত।

FAQ

1। সিলিকন কার্বাইড কেন পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সে সিলিকনের চেয়ে বেশি পছন্দ করা হয়?

এসআইসির বিস্তৃত ব্যান্ডগ্যাপ (৩.৩ ইভি বনাম ১.১ ইভি) উচ্চতর তাপমাত্রা এবং ভোল্টেজগুলিতে অপারেশন সক্ষম করে, ইভি ইনভার্টারগুলিতে শক্তি ক্ষতি 70% পর্যন্ত হ্রাস করে।

2। পিভিটি ব্যবহার করে একটি একক এসআইসি স্ফটিক বাড়াতে কতক্ষণ সময় লাগে?

একটি 150 মিমি-ব্যাসের 4 এইচ-সিক বোলে সাধারণত 2,200 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে অবিচ্ছিন্ন বৃদ্ধির জন্য 7-10 দিনের প্রয়োজন হয়।

3। গ্লোবাল এসআইসি উত্পাদনের কত শতাংশ অ্যাকসন প্রক্রিয়া ব্যবহার করে?

প্রায় 75% ঘর্ষণকারী-গ্রেড এবং 40% ধাতব-গ্রেডের এসআইসি অ্যাকসন চুল্লিগুলিতে নির্ভর করে।

4। সিলিকন কার্বাইড কি পুনর্ব্যবহারযোগ্য হতে পারে?

হ্যাঁ, 90% পর্যন্ত এসআইসি গ্রাইন্ডিং চাকাগুলি ক্রাশ এবং চৌম্বকীয় পৃথকীকরণের মাধ্যমে অবাধ্য উপকরণ বা রাস্তার ঘর্ষণগুলিতে পুনর্ব্যবহার করা হয়।

5 ... সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে আরও বিস্তৃত এসআইসি গ্রহণের মূল বাধা কী?

জটিল স্ফটিক বৃদ্ধি এবং কম ফলনের কারণে ওয়েফার ব্যয় সিলিকনের চেয়ে 5-8x বেশি থাকে, যদিও দামগুলি বার্ষিক 15% হ্রাস পাচ্ছে।