Teksturiranje
Oddelek za proizvodnjo žameta (sestavljen iz 6 linij) vključuje module, kot so predhodno čiščenje, pranje s čisto vodo pred proizvodnjo žameta, proizvodnja žameta * 3, pranje s čisto vodo po proizvodnji žameta, naknadno čiščenje, pranje s čisto vodo po naknadnem čiščenju, pranje s kislino, čisto pranje z vodo po kislem pranju, počasnem vlečenju in predhodni dehidraciji ter sušenju * 5. Metoda proizvodnje žameta v tem projektu uporablja avtomatsko proizvodnja žameta, celoten proces delovanja pa poteka samodejno. Predhodno očiščene silicijeve rezine se s transportno roko pošljejo v območje hranjenja žametnega stroja. Silicijeve rezine gredo skozi različne korozijske in čistilne rezervoarje v avtomatskem zaprtem stroju za žamet skozi valje. Oprema samodejno nadzoruje dopolnjevanje kisline, alkalije in čiste vode v vsakem modulu. Kisline in alkalije v rezervoarjih se črpajo po cevovodih, odpadna voda v rezervoarjih pa se redno odvaja (s prostornino posameznega rezervoarja 720 L, ki se zamenja vsakih 48 ur).
1) Pred čiščenje
Namen predčiščenja: Za odstranitev nečistoč (organske in kovinske nečistoče, itd.), ki se držijo površine silicijevih rezin, se uporablja raztopina NaOH in raztopina H2O2.
Zaporedoma potopite naložene silicijeve rezine v rezervoar za predhodno čiščenje, v rezervoar dodajte čisto vodo in dodajte ustrezno količino raztopine NaOH ali čistilne raztopine v skladu z razmerjem (pričakovana koncentracija mešanega NaOH je 0). 6 %, koncentracija H2O2 naj bi bila 1,5 %, samodejno dodana) za visokotemperaturno čiščenje (60 stopinj). Pri predčiščenju se uporablja ultrazvočno čiščenje. Po predhodnem čiščenju izvedite čiščenje s čisto vodo. Čiščenje s čisto vodo je vsa prelivna potopna čiščenja, ki se izvajajo pri sobni temperaturi.
Kemične reakcije, do katerih pride med postopkom predčiščenja, so naslednje:
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
2) Alkalijski žamet
Cilj: Izvesti anizotropno jedkanje površine silicija z alkalno raztopino, ki na površini tvori piramido velikosti 5 um. Piramidna površina ima odličen učinek lovljenja svetlobe in antirefleksije (10%). Alkalni žamet uporablja raztopino NaOH in žametne dodatke.
Če dodate ustrezno količino raztopine NaOH in žametnega dodatka (koncentracija raztopine NaOH približno {{0}},6 %, koncentracija žametnega dodatka približno 0,4 %) v alkalni rezervoar za žamet lahko zmanjšate površinsko napetost silicijevih rezin. , izboljšajo vlažilni učinek med silicijevimi rezinami in tekočino NaOH, spodbujajo sproščanje vodikovih mehurčkov, povečajo anizotropijo korozije, naredijo piramida bolj enotna in dosledna ter izboljša proizvodni učinek žameta. Postopek kemične reakcije za tvorbo semiša je naslednji:
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
Delovna temperatura alkalnega žametnega rezervoarja je 82 stopinj, čas alkalnega žameta pa je nadzorovan pri 420 s.
3) Po čiščenju
Po obdelavi z alkalnim žametom vstopi silikonska rezina v čistilno posodo, da se odstranijo ostanki organskih snovi in zagotovi čistost površine silicijeve rezine, s čimer se do določene mere izboljša učinkovitost pretvorbe baterije. Potopite naložene silicijeve rezine za čiščenje, dodajte čisto vodo v rezervoar in dodajte ustrezno količino raztopine NaOH ali čistilne raztopine (pričakovana koncentracija NaOH bo 0.6%, koncentracija H2O2 naj bo 1,5% ) v skladu z razmerjem za visokotemperaturno čiščenje (60 stopinj). Po naknadnem čiščenju očistite s čisto vodo. Čiščenje s čisto vodo je vsa potopna čiščenja s prelivom, ki se izvajajo pri sobni temperaturi.
4) Pranje s kislino
Po naknadnem čiščenju je treba za čiščenje visoke čistosti uporabiti razredčeno raztopino kisline (3,15 % HCl in 7,1 % HF). Funkcija HCl je nevtralizacija ostankov NaOH, medtem ko je funkcija HF odstranitev oksidne plasti na površini silicijeve rezine, zaradi česar postane bolj hidrofobna in tvori silicijev kompleks H2SiF6. S kompleksiranjem s kovinskimi ioni se kovinski ioni ločijo od površine silicijeve rezine, kar zmanjša vsebnost kovinskih ionov in se pripravi na difuzijsko vezavo. Po pranju s kislino očistite s čisto vodo.
Kemične reakcije, do katerih pride med postopkom luženja, so naslednje:
HCl+NaOH=NaCl+H2O
SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O
Delovna temperatura rezervoarja za luženje je pri sobni temperaturi, čas luženja pa je nadzorovan na 120 sekund.
5) Počasno vlečenje pred dehidracijo
Namen: Predhodna dehidracija površine kristalnih silicijevih rezin se običajno uporablja kot zadnji korak v procesu čiščenja s čisto vodo.
Kristalno silikonsko rezino, očiščeno s čisto vodo, prenesite v utor za počasno vlečenje. Silicijeva rezina se najprej potopi v čisto vodo in je popolnoma potopljena. Nato ga robotska roka in košara počasi potegneta navzgor, površinska napetost pa lahko potegne vodni film na silicijevi rezini.
Utor za počasno vleko je sestavljen iz čistilnega utora in mehanizma za počasno vleko ter je polzaprt. V čistilni posodi je nazobčana prelivna odprtina in čista voda med delovanjem nenehno izpira odplake v čistilni posodi, s čimer ohranja kakovost vode v čistilni posodi čisto in dosega učinek čiščenja; Ko je voda čista, na delovni površini ob počasnem vlečenju ne bo vodnih kapljic in med sušenjem ne bo vodnega žiga.
6) Sušenje
Kristalno silicijevo rezino prenesite v sušilni rezervoar in pihajte vroč zrak pri 90 stopinjah gor in dol po rezini za sušenje z uporabo električnega ogrevanja.
Zgoraj omenjeni postopki predčiščenja in izdelave alkalnega žameta bodo proizvedli alkalno odpadno vodo z visoko koncentracijo, ki vsebuje natrijev hidroksid (W1, W3, W5) in splošno alkalno čistilno odpadno vodo (W2, W4, W6). Postopek kislega pranja bo proizvedel kislo odpadno vodo z visoko koncentracijo, ki vsebuje klorovodikovo kislino in fluorovodikovo kislino (W7) ter splošno kislo odpadno vodo za čiščenje (W8, W9). Zgornji postopek se izvaja v zaprtem stroju za izdelavo žameta. Postopek kislega pranja bo izhlapel in proizvedel kisli odpadni plin (G1), ki vsebuje HF in HCl, ki bo zbran po cevovodih in poslan v stolp za pranje kislih odpadnih plinov v obdelavo.
Difuzija bora
Namen difuzijskega procesa je oblikovati PN spoj na silicijevi rezini, da se doseže pretvorba svetlobne energije v električno energijo. Oprema za proizvodnjo PN spoja je difuzijska peč, projekt pa uporablja plinasti borov triklorid za difuzijo silicijevih rezin v difuzijski peči. Atomi bora difundirajo v silicijevo rezino in tvorijo plast borosilikatnega stekla na površini silicijeve rezine. Glavna reakcijska enačba je:
4BCl3+3O2→2B2O3+6Cl2↑
2B2O3+3Si→3SiO2+4B
Difuzijska peč je zaprta podtlačna oprema, opremljena z dovodom in izstopom, ki uporablja električno ogrevanje, oprema pa je opremljena s suho mehansko vakuumsko črpalko brez olja. Specifični postopek je sledeč: najprej se uvede velik pretok N2, da odžene zrak v kvarčni cevi difuzijske peči, in difuzijska peč se segreje. Ko temperatura peči doseže 1050 stopinj in ostane nespremenjena, se čip postavi v kremenčev čoln in pošlje v ustje peči za predgretje za 20 minut, nato pa se potisne v območje konstantne temperature. Najprej vnesemo kisik, nato pa še borov triklorid za difuzijo. Skupni čas postopka je 180 minut. Med reakcijo sta bila tako Si kot O2 prekomerna in BCl3 je popolnoma reagiral, kar je povzročilo proizvodnjo C12. Po končani reakciji uporabite N2 za čiščenje opreme in samodejno izpraznitev materiala.
Analiza procesa proizvodnje onesnaževanja: Glavni proces onesnaževanja v tem procesu je difuzijski proces, kjer se vnese BCl3 in reagira, da proizvede plin klor (G2), pomešan s preostalim kisikom, dušikom itd., ki se zbira z namensko cevjo in pošlje v stolp za čiščenje kislih odpadnih plinov za obdelavo. Po zbiranju po cevovodih se pošlje v čistilni stolp za kisle odpadne pline na obdelavo.
SE lasersko ponovno dopiranje
Tehnologija laserskega dopinga vključuje močno dopiranje na kontaktnem območju med linijo kovinskih vrat (elektrodo) in silicijevo rezino, medtem ko se rahlo dopiranje (dopiranje z nizko koncentracijo) ohranja zunaj elektrode. Predhodna difuzija se izvaja na površini silicijevih rezin s toplotno difuzijo, da se tvori svetlobni doping; Hkrati površinski BSG (borosilikatno steklo) služi kot lokalni vir laserskega redopinga in z lokalnim toplotnim učinkom laserja atomi v BSG hitro difundirajo v notranjost silicijeve rezine in tvorijo lokalni redoping regiji.
Laserski postopek SE ustvarja prašne izpušne pline (G3), ki jih obdela zbiralnik prahu, vgrajen v opremo, in izpusti skozi zgornji izpušni sistem delavnice (na višini približno 15 metrov).
Postoksidacija
Oksidno plast na difuzijski površini bora (vpadna površina) površine silicijeve rezine, obdelane z laserjem SE, uniči energija laserske točke. Med alkalnim poliranjem in jedkanjem je potrebna plast oksida kot maska za zaščito difuzijske površine fosforja (vpadna površina) silicijeve rezine. Zato je potrebno opraviti popravilo oksidne plasti na površini, skenirani z laserjem SE.
Ta projekt uporablja metodo toplotne oksidacije za pripravo SiO2 oksidne plasti. Celoten proces oksidacije poteka v oksidacijski peči, ki je zaprta atmosfersko tlačna oprema in se ogreva na elektriko. Najprej se silikonska rezina naloži na kvarčni čoln s pomočjo avtomatskega stroja za polnjenje rezin. Nato avtomatska robotska roka postavi kremenčev čoln na konzolno suspenzijo silicijevega karbida oksidacijske peči. Gnojnica iz silicijevega karbida pošlje kremenčev čoln, napolnjen s silicijevimi rezinami, v visokotemperaturno kremenčevo pečno cev. Ko kremenčev čoln vstopi v cev peči, zaprite vrata peči, zaženite oksidacijski program in oksidacijska peč bo delovala samodejno. Glavne kemične reakcije, do katerih pride med postopkom termične oksidacije, so:
Si+O2=SiO2
O2 reagira s površino silicijevih rezin pri visokih temperaturah, da ustvari SiO2, in določena količina plinastega dušika se uvede za vzdrževanje konstantnega tlaka v cevi peči. Nekaj časa vzdržujte pretok kisika pri visoki temperaturi, da na površini silicijeve rezine nastane določena debelina tanke plasti SiO2. Parametri procesa so: oksidacijska temperatura 750 stopinj, pretok dušika 12 L/min, pretok kisika 5 L/min in 25 minut časa oksidacije. Pri tem procesu nastajajo oksidacijski odpadni plini (vroč zrak), ki vsebujejo kisik in dušik, ki se izpuščajo skozi izpušno odprtino oksidacijske peči in nato skozi vroč izpušni sistem na vrhu delavnice.