උල්ෙල්ඛ, පරාවර්තක හෝ පිඟන් මැටි කර්මාන්තවල සේවය කර ඇති ඕනෑම අයෙකු එය දනීහරිත සිලිකන් කාබයිඩ්ක්ෂුද්ර කුඩු සමඟ වැඩ කිරීම කුප්රකට ලෙස දුෂ්කර ය. දියමන්ති වලට ආසන්න දෘඪතාවක් සහ විශිෂ්ට තාප සහ විද්යුත් සන්නායකතාවක් ඇති මෙම ද්රව්යය, නිරවද්ය ඇඹරීම, ඉහළ ශ්රේණියේ පරාවර්තක සහ විශේෂ පිඟන් මැටි සඳහා ස්වභාවිකවම සුදුසු වේ. කෙසේ වෙතත්, එහි දෘඪතාව සලකා බැලීම පමණක් එය ඵලදායී ලෙස භාවිතා කිරීමට ප්රමාණවත් නොවේ - මෙම සාමාන්ය හරිත කුඩු වල ඇසට පෙනෙන ප්රමාණයට වඩා බොහෝ දේ ඇත. යතුර "අංශු ප්රමාණය" තුළ පවතී.
පළපුරුදු ද්රව්ය ඉංජිනේරුවන් බොහෝ විට පවසන්නේ, "ද්රව්යයක් ඇගයීමේදී, පළමුව කුඩු දෙස බලන්න; කුඩු ඇගයීමේදී, පළමුව අංශු දෙස බලන්න." මෙය නියත වශයෙන්ම සත්යයකි. හරිත සිලිකන් කාබයිඩ් ක්ෂුද්ර කුඩු වල අංශු ප්රමාණය එය ප්රබල වත්කමක් වේවිද නැතහොත් පහළට යන යෙදුම්වල සැලකිය යුතු බාධාවක් වේද යන්න කෙලින්ම තීරණය කරයි. අද, අපි මෙම අංශු ප්රමාණය පාලනය කරන ආකාරය සහ මෙම පාලනය සාක්ෂාත් කර ගැනීමේදී ඇති තාක්ෂණික අභියෝග පිළිබඳව සොයා බලමු.
I. "ඇඹරීම" සහ "වෙන් කිරීම": මයික්රෝන මට්ටමේ "ශල්යකර්ම ක්රියාවලියක්"
පරමාදර්ශය ලබා ගැනීමටහරිත සිලිකන් කාබයිඩ් ක්ෂුද්ර කුඩු, පළමු පියවර වන්නේ විශාල කොළ පැහැති සිලිකන් කාබයිඩ් ස්ඵටික "බිඳ දැමීම" ය. මෙය මිටියකින් පොඩි කිරීම තරම් සරල නැත, නමුත් අතිශය නිරවද්යතාවයක් අවශ්ය වන සියුම් ක්රියාවලියකි.
ප්රධාන ධාරාවේ ක්රමය යාන්ත්රික තලා දැමීමයි. එය රළු ලෙස පෙනුනද, එයට ප්රවේශමෙන් පාලනය කිරීම ඇතුළත් වේ. බෝල මෝල් වඩාත් සුලභ “පුහුණු භූමිය” වේ, නමුත් සාමාන්ය වානේ බෝල භාවිතා කිරීමෙන් යකඩ අපද්රව්ය පහසුවෙන් හඳුන්වා දිය හැකිය. දැන් වඩාත් දියුණු ක්රම මගින් සංශුද්ධතාවය සහතික කිරීම සඳහා සෙරමික් ලයිනිං සහ සිලිකන් කාබයිඩ් හෝ සර්කෝනියා ඇඹරුම් බෝල භාවිතා කරයි. බෝල ඇඹරීම පමණක් ප්රමාණවත් නොවේ; විශේෂයෙන් මයික්රෝමීටර 10 (µm) ට අඩු පරාසයක සියුම් හා වඩාත් ඒකාකාර ක්ෂුද්ර කුඩු ලබා ගැනීම සඳහා, “වායු ජෙට් ඇඹරීම” භාවිතා කරයි. මෙම තාක්ෂණය අංශු ගැටීමට සහ ඝර්ෂණ ලෙස බිඳ වැටීමට හේතු වන අධිවේගී වායු ප්රවාහයක් භාවිතා කරයි, එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස අවම දූෂණයක් සහ සාපේක්ෂව පටු අංශු ප්රමාණයේ ව්යාප්තියක් ඇති වේ. අතිශය සියුම් කුඩු (උදා: 1 µm ට අඩු) අවශ්ය වූ විට තෙත් ඇඹරීම ක්රියාත්මක වේ. එය කුඩු එකතු කිරීම ඵලදායී ලෙස වළක්වන අතර, එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස වඩා හොඳ විසරණයකින් යුත් පොහොර ඇති වේ.
කෙසේ වෙතත්, "තලා දැමීම" පමණක් ප්රමාණවත් නොවේ; සැබෑ මූලික තාක්ෂණය "වර්ගීකරණය" තුළ පවතී. තලා දැමීමෙන් නිපදවන කුඩු අනිවාර්යයෙන්ම ප්රමාණයෙන් වෙනස් වන අතර, අපගේ ඉලක්කය වන්නේ අපේක්ෂිත ප්රමාණයේ පරාසය පමණක් තෝරා ගැනීමයි. මෙය වැලි ගොඩකින් මිලිමීටර් 0.5 සිට 0.6 දක්වා විෂ්කම්භයක් සහිත වැලි අංශු පමණක් තෝරා ගැනීම වැනිය. වියළි වායු වර්ගීකරණ යන්ත්ර දැනට බහුලව භාවිතා වන අතර, ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයකින් සහ විශාල ප්රතිදානයකින් රළු සහ සියුම් කුඩු වෙන් කිරීම සඳහා කේන්ද්රාපසාරී බලය සහ වායුගතික විද්යාව භාවිතා කරයි. නමුත් අල්ලා ගැනීමක් තිබේ: කුඩු ප්රමාණවත් තරම් සියුම් වූ විට (උදා: මයික්රොමීටර කිහිපයකට අඩු), අංශු වැන් ඩර් වෝල්ස් බලවේග (සමූහකරණය) හේතුවෙන් එකට ගැටීමට නැඹුරු වන අතර, වායු වර්ගීකරණකරුවන්ට තනි අංශු ප්රමාණය මත පදනම්ව ඒවා නිවැරදිව වෙන් කිරීමට අපහසු වේ. මෙම අවස්ථාවේ දී, තෙත් වර්ගීකරණය (කේන්ද්රාපසාරී අවසාදිත වර්ගීකරණය වැනි) සමහර විට ප්රයෝජනවත් විය හැකි නමුත්, ක්රියාවලිය සංකීර්ණ වන අතර පිරිවැය වැඩි වේ.
ඉතින්, ඔබට පෙනෙනවා, සමස්ත අංශු ප්රමාණය පාලන ක්රියාවලිය අත්යවශ්යයෙන්ම "තලා දැමීම" සහ "වර්ගීකරණය" අතර නිරන්තර අරගලයක් සහ සම්මුතියක්. තලා දැමීම සියුම් අංශු සඳහා ඉලක්ක කරයි, නමුත් ඉතා සියුම් අංශු වර්ගීකරණයට බාධා කරමින් සමුච්චය වීමට නැඹුරු වේ; වර්ගීකරණය වැඩි නිරවද්යතාවයක් සඳහා ඉලක්ක කරයි, නමුත් බොහෝ විට සමුච්චය වූ සියුම් කුඩු සමඟ අරගල කරයි. ඉංජිනේරුවන් තම කාලයෙන් වැඩි කාලයක් ගත කරන්නේ මෙම ගැටුම්කාරී ඉල්ලීම් සමතුලිත කිරීමටයි.
II. “බාධක” සහ “විසඳුම්”: අංශු ප්රමාණය පාලනය කිරීමේ මාවතේ කටු සහ ආලෝකය
හරිත සිලිකන් කාබයිඩ් ක්ෂුද්ර කුඩු වල අංශු ප්රමාණය විශ්වාසදායක ලෙස පාලනය කිරීම තලා දැමීම සහ වර්ගීකරණයට වඩා වැඩි යමක් ඇතුළත් වේ. සැබෑ "බාධක" කිහිපයක් මාර්ගයෙහි පවතින අතර, ඒවා ආමන්ත්රණය නොකර, නිශ්චිත පාලනය කළ නොහැක.
පළමු බාධකය වන්නේ "දෘඪතාව" නිසා ඇතිවන ප්රතික්රියාවයි.කොළ පැහැති සිලිකන් කාබයිඩ්අතිශයින් දුෂ්කර වන අතර, තලා දැමීමට දැවැන්ත ශක්තියක් අවශ්ය වන අතර, එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස සැලකිය යුතු උපකරණ ගෙවී යයි. අතිශය සියුම් ඇඹරීමේදී, ඇඹරුම් මාධ්ය සහ ලයිනර් ගෙවී යාමෙන් විශාල අපද්රව්ය ප්රමාණයක් නිපදවයි. මෙම අපද්රව්ය නිෂ්පාදනයට මිශ්ර වී එහි සංශුද්ධතාවයට හානි කරයි. අපිරිසිදු මට්ටම් ඉතා ඉහළ නම් අංශු ප්රමාණය පාලනය කිරීම සඳහා ඔබ වෙහෙස මහන්සි වී වැඩ කිරීම නිෂ්ඵල වේ. වර්තමානයේ, කර්මාන්තය මෙම “දැඩි කොටියා” සමඟ පොරබදමින් ඇඳුම්-ප්රතිරෝධී ඇඹරුම් මාධ්ය සහ ලයිනර් ද්රව්ය වැඩි දියුණු කරමින් සහ උපකරණ ව්යුහයන් වැඩිදියුණු කරමින් සිටී.
දෙවන කොටියා වන්නේ සියුම් කුඩු ලෝකයේ "ආකර්ෂණ නියමය" - එකතු කිරීම. අංශු සියුම් වන තරමට, නිශ්චිත මතුපිට ප්රදේශය විශාල වන අතර මතුපිට ශක්තිය වැඩි වේ; ඒවා ස්වභාවිකවම "එකට ගැටීමට" නැඹුරු වේ. මෙම එකතු කිරීම "මෘදු එකතු කිරීම" (වැන් ඩර් වෝල්ස් බලවේග වැනි අන්තර් අණුක බලවේග මගින් එකට තබා ඇති අතර ඒවා සාපේක්ෂව පහසුවෙන් කැඩී යා හැක) හෝ වඩාත් බලවත් "දෘඩ එකතු කිරීම" (තලා දැමීමේදී හෝ ගණනය කිරීමේදී, අංශු මතුපිට අර්ධ වශයෙන් දිය වී හෝ රසායනික ප්රතික්රියා වලට භාජනය වී, ඒවා තදින් වෑල්ඩින් කරයි) විය හැකිය. එකතු කිරීම් සෑදූ පසු, ඒවා අංශු ප්රමාණයේ විශ්ලේෂණ උපකරණවල "විශාල අංශු" ලෙස වෙස්වලා ගනී, ඔබේ විනිශ්චය බරපතල ලෙස නොමඟ යවයි; ද්රව ඔප දැමීම වැනි ප්රායෝගික යෙදීම් වලදී, මෙම එකතු කිරීම් යනු වැඩ කොටස මතුපිට සීරීමට ලක් කරන "වැරදිකරුවන්" වේ. එකතු කිරීම විසඳීම ගෝලීය අභියෝගයකි. තලා දැමීමේදී ආකලන එකතු කිරීම සහ ක්රියාවලිය ප්රශස්ත කිරීම හැරුණු විට, වඩාත් ප්රබල ප්රවේශයක් වන්නේ කුඩු මතුපිට වෙනස් කිරීම, මතුපිට ශක්තිය අඩු කිරීමට සහ එය නිරන්තරයෙන් "එකට ගැටීමට" අවශ්ය වීම වැළැක්වීමට "ආලේපනයක්" ලබා දීමයි.
Ⅲ.තුන්වන කොටියා වන්නේ "මිනුම්" වල ආවේනික අවිනිශ්චිතතාවයයි.
ඔබ පාලනය කර ඇති අංශු ප්රමාණය ඔබ සිතන ආකාරයටම බව ඔබ දන්නේ කෙසේද? අංශු ප්රමාණය විශ්ලේෂක අපගේ ඇස් වේ, නමුත් විවිධ මිනුම් මූලධර්ම (ලේසර් විවර්තනය, අවසාදිතකරණය, රූප විශ්ලේෂණය) සහ එකම මූලධර්මය යටතේ විවිධ සාම්පල විසරණ ක්රම පවා සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් ප්රතිඵල ලබා දිය හැකිය. මෙය දැනටමත් එකතු වී ඇති කුඩු සඳහා විශේෂයෙන් සත්ය වේ; මැනීමට පෙර නිසි විසරණය ලබා නොගන්නේ නම් (උදා: විසරණ ද්රව්ය එකතු කිරීම, අතිධ්වනික ප්රතිකාර), ලබාගත් දත්ත සැබෑ තත්වයට වඩා බොහෝ දුරස් වනු ඇත. විශ්වාසදායක මිනුමක් නොමැතිව, නිරවද්ය පාලනය යනු හිස් කතාවකි.
මෙම අභියෝග මධ්යයේ වුවද, කර්මාන්තය නිරන්තරයෙන් විසඳුම් සොයමින් සිටී. උදාහරණයක් ලෙස, සමස්ත ක්රියාවලියේම පිරිපහදු කිරීම සහ බුද්ධිය ප්රධාන ප්රවණතාවයකි. මාර්ගගත අංශු ප්රමාණය අධීක්ෂණ උපකරණ හරහා, තත්ය කාලීන දත්ත ප්රතිපෝෂණ සහ තලා දැමීමේ සහ වර්ගීකරණ පරාමිතීන් ස්වයංක්රීයව ගැලපීම වඩාත් ස්ථායී ක්රියාවලියකට මග පාදයි. තවද, මතුපිට වෙනස් කිරීමේ තාක්ෂණය වැඩි වැඩියෙන් අවධානයට ලක් වෙමින් පවතී, කාරණයෙන් පසු තවදුරටත් “පිළියමක්” නොව, සමස්ත සකස් කිරීමේ ක්රියාවලියටම ඒකාබද්ධ වී, ප්රභවයෙන් සමුච්චය වීම මැඩපවත්වා කුඩු වල විසරණය සහ යෙදුම් පද්ධතිය සමඟ එහි අනුකූලතාව වැඩි දියුණු කරයි. III. යෙදුම් කැඳවීම: අංශු ප්රමාණය “දාර්ශනිකයාගේ ගල” වන්නේ කෙසේද?
අංශු ප්රමාණය පාලනය කිරීමට මෙතරම් දුරක් යන්නේ ඇයි? ප්රායෝගික යෙදුම් දෙස බැලීමෙන් එය පැහැදිලි වේ. නිල් මැණික් තිර සහ සිලිකන් වේෆර් ඔප දැමීම වැනි නිරවද්ය ඇඹරුම් සහ ඔප දැමීමේ ක්ෂේත්රයේ, හරිත සිලිකන් කාබයිඩ් ක්ෂුද්ර කුඩු වල අංශු ප්රමාණයේ ව්යාප්තිය “ජීවන රේඛාවක්” වේ. එයට අතිශයින්ම පටු සහ ඒකාකාර අංශු ප්රමාණයේ ව්යාප්තියක් අවශ්ය වන අතර, “අධික ප්රමාණයේ අංශු” (“උල්ෙල්ඛ අංශු” හෝ “ඝාතක අංශු” ලෙසද හැඳින්වේ) සම්පූර්ණයෙන්ම නිදහස් වේ, එසේ නොමැතිනම් තනි ගැඹුරු සීරීමක් මුළු මිල අධික වැඩ කොටසම විනාශ කළ හැකිය. ඒ සමඟම, කුඩු වල දෘඩ එකතු කිරීම් නොතිබිය යුතුය, එසේ නොමැතිනම් ඔප දැමීමේ කාර්යක්ෂමතාව අඩු වනු ඇති අතර මතුපිට නිමාව සතුටුදායක නොවනු ඇත. මෙහිදී, අංශු ප්රමාණය පාලනය නැනෝ පරිමාණයෙන් දැඩි ලෙස පවත්වා ගෙන යනු ලැබේ.
සෙරමික් උඳුන් ගෘහ භාණ්ඩ සහ ඉහළ උෂ්ණත්ව උදුන ලයිනිං වැනි දියුණු පරාවර්තක ද්රව්යවල, අංශු ප්රමාණය පාලනය "අංශු ප්රමාණය ව්යාප්තිය" කෙරෙහි අවධානය යොමු කරයි. රළු සහ සියුම් අංශු යම් අනුපාතයකින් මිශ්ර කර ඇත; රළු අංශු රාමුව සාදයි, සියුම් අංශු හිඩැස් පුරවයි. මෙය ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී ඝන සහ ශක්තිමත් සින්ටර් කිරීමට ඉඩ සලසයි, එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස හොඳ තාප කම්පන ප්රතිරෝධයක් ඇති වේ. අංශු ප්රමාණයේ ව්යාප්තිය අසාධාරණ නම්, ද්රව්යය සිදුරු සහිත වන අතර කල් පවතින ඒවා නොවේ, නැතහොත් ඉතා බිඳෙනසුලු සහ ඉරිතැලීම් වලට ගොදුරු වේ. වෙඩි නොවදින පිඟන් මැටි සහ ඇඳුම්-ප්රතිරෝධී මුද්රා තැබීමේ මුදු වැනි විශේෂ පිඟන් මැටි ක්ෂේත්රයේ, කුඩු අංශු ප්රමාණය සින්ටර් කිරීමෙන් පසු ක්ෂුද්ර ව්යුහයට සහ අවසාන ක්රියාකාරිත්වයට සෘජුවම බලපායි. අල්ට්රාෆයින් සහ ඒකාකාර කුඩු වල ඉහළ සින්ටර් කිරීමේ ක්රියාකාරිත්වයක් ඇති අතර, අඩු උෂ්ණත්වවලදී ඉහළ ඝනත්වයක් සහ සියුම් ධාන්ය පිඟන් මැටි සඳහා ඉඩ සලසයි, එමඟින් ඒවායේ ශක්තිය සහ තද බව සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි දියුණු කරයි. මෙහිදී, අංශු ප්රමාණය සෙරමික් ද්රව්ය "ශක්තිමත් කිරීමේ" අභ්යන්තර රහසයි.