Ann an raon saothrachadh leth-chonnsachaidh, is e mionaideachd prìomh dhòigh càileachd is coileanadh toraidh. Tha uidheamachd tomhais leth-chonnsachaidh, mar cheangal cudromach gus dèanamh cinnteach à cruinneas cinneasachaidh, a’ cur riatanasan cha mhòr teann air seasmhachd a phrìomh phàirtean. Nam measg, tha àrd-ùrlar clach-ghràin, leis an t-seasmhachd teirmeach air leth aige, a’ cluich pàirt riatanach ann an uidheamachd tomhais leth-chonnsachaidh. Nì an artaigil seo mion-sgrùdadh air coileanadh seasmhachd teirmeach àrd-ùrlaran clach-ghràin ann an uidheamachd tomhais leth-chonnsachaidh tro dhàta deuchainn fìor.
Na riatanasan teann airson seasmhachd teirmeach uidheamachd tomhais ann an saothrachadh leth-chonnsachaidh
Tha am pròiseas saothrachaidh leth-chonnsachaidh air leth iom-fhillte agus mionaideach, agus tha leud nan loidhnichean cuairte air a’ chip air ruighinn ìre nanometer. Ann am pròiseas saothrachaidh cho mionaideach, faodaidh eadhon an atharrachadh teòthachd as lugha leudachadh teirmeach agus crìonadh adhbhrachadh ann am pàirtean uidheamachd, agus mar sin mearachdan tomhais adhbhrachadh. Mar eisimpleir, anns a’ phròiseas fotolithografaidh, ma dh’atharraicheas cruinneas tomhais an uidheamachd tomhais le 1 nanometer, faodaidh e duilgheadasan mòra adhbhrachadh leithid cuairtean goirid no cuairtean fosgailte anns na cuairtean air a’ chip, a’ leantainn gu sgrìobadh a’ chip. A rèir staitistig dàta gnìomhachais, airson gach atharrachadh 1 ℃ ann an teòthachd, faodaidh àrd-ùrlar uidheamachd tomhais stuthan meatailt traidiseanta atharrachaidhean meudach de ghrunn nanometers a dhèanamh. Ach, feumaidh saothrachadh leth-chonnsachaidh gum bi cruinneas tomhais air a smachdachadh taobh a-staigh ±0.1 nanometers, a tha a’ dèanamh seasmhachd teirmeach na phrìomh fheart ann a bhith a’ dearbhadh an urrainn don uidheamachd tomhais coinneachadh ri iarrtasan saothrachadh leth-chonnsachaidh.
Buannachdan teòiridheach seasmhachd teirmeach àrd-ùrlaran clach-ghràin
Tha clach-ghràin, mar sheòrsa de chlach nàdarra, le criostalachadh mèinnearach dlùth a-staigh, structar dùmhail is èideadh, agus tha buannachd nàdarra seasmhachd teirmeach aice. A thaobh co-èifeachd leudachaidh teirmeach, tha co-èifeachd leudachaidh teirmeach clach-ghràin gu math ìosal, sa chumantas eadar 4.5 agus 6.5 × 10⁻⁶/K. An coimeas ri sin, tha co-èifeachd leudachaidh teirmeach stuthan meatailteach cumanta leithid aloidhean alùmanum cho àrd ri 23.8 × 10⁻⁶/K, a tha grunn thursan nas àirde na clach-ghràin. Tha seo a’ ciallachadh, fo na h-aon chumhachan atharrachaidh teòthachd, gu bheil an t-atharrachadh meudach air àrd-ùrlar clach-ghràin mòran nas lugha na an t-atharrachadh meudach air àrd-ùrlar meatailt, agus faodaidh seo iomradh tomhais nas seasmhaiche a thoirt seachad airson uidheamachd meataireachd leth-chonnsachaidh.
A bharrachd air sin, tha structar criostail clach-ghràin ga thoirt seachad le cunbhalachd sàr-mhath ann an giùlan teas. Nuair a bhios obrachadh an uidheim a’ gineadh teas no nuair a dh’atharraicheas teòthachd na h-àrainneachd, faodaidh àrd-ùrlar clach-ghràin an teas a ghiùlan air falbh gu sgiobalta agus gu cothromach, a’ seachnadh cus teasachadh no cus fhuarachadh ionadail, agus mar sin a’ cumail cunbhalachd teòthachd iomlan an àrd-ùrlair gu h-èifeachdach agus a’ dèanamh cinnteach à seasmhachd cruinneas tomhais.
Am pròiseas agus an dòigh-obrach airson seasmhachd teirmeach a thomhas
Gus measadh ceart a dhèanamh air seasmhachd teirmeach àrd-ùrlar clach-ghràin ann an uidheam tomhais leth-chonnsachaidh, tha sinn air sgeama tomhais teann a dhealbhadh. Tagh inneal tomhais uaifearan leth-chonnsachaidh àrd-chruinneas, a tha uidheamaichte le àrd-ùrlar clach-ghràin air a phròiseasadh gu mionaideach. Anns an àrainneachd deuchainneach, chaidh an raon atharrachaidh teòthachd cumanta anns a’ bhùth-obrach saothrachaidh leth-chonnsachaidh a shamhlachadh, is e sin, teasachadh mean air mhean bho 20 ℃ gu 35 ℃ agus an uairsin fuarachadh air ais gu 20 ℃. Mhair am pròiseas gu lèir airson 8 uairean a thìde.
Air àrd-ùrlar clach-ghràin an ionnstramaid tomhais, tha uaifearan silicon àbhaisteach àrd-chruinneas air an cur, agus tha mothachairean gluasaid le cruinneas nanosgèile air an cleachdadh gus sùil a chumail air na h-atharrachaidhean suidheachaidh coimeasach eadar na uaifearan silicon agus an àrd-ùrlar ann an àm fìor. Aig an aon àm, tha grunn mothachairean teòthachd àrd-chruinneas air an cur aig diofar àiteachan air an àrd-ùrlar gus sùil a chumail air sgaoileadh teòthachd air uachdar an àrd-ùrlair. Rè an deuchainn, chaidh an dàta gluasaid agus dàta teòthachd a chlàradh a h-uile 15 mionaidean gus dèanamh cinnteach à iomlanachd agus cruinneas an dàta.
Dàta tomhaiste agus mion-sgrùdadh thoraidhean
An dàimh eadar atharrachaidhean teòthachd agus atharrachaidhean meud àrd-ùrlair
Tha dàta deuchainneach a’ sealltainn nuair a dh’èireas an teòthachd bho 20℃ gu 35℃, gu bheil an t-atharrachadh ann am meud loidhneach àrd-ùrlar a’ chlach-ghràin glè bheag. Às dèidh àireamhachadh, tron phròiseas teasachaidh gu lèir, chan eil an leudachadh loidhneach as motha den àrd-ùrlar ach 0.3 nanometers, a tha fada nas ìsle na an raon fulangas mearachd airson cruinneas tomhais ann am pròiseasan saothrachaidh leth-chonnsachaidh. Rè na h-ìre fuarachaidh, faodaidh meud an àrd-ùrlair tilleadh cha mhòr gu tur chun staid thùsail, agus faodar dearmad a dhèanamh air an iongantas dàil ann an atharrachadh meud. Tha an fheart seo de bhith a’ cumail suas atharrachaidhean meudach glè ìosal eadhon fo atharrachaidhean teòthachd mòra a’ dearbhadh gu h-iomlan seasmhachd teirmeach air leth àrd-ùrlar a’ chlach-ghràin.
Mion-sgrùdadh air cunbhalachd teòthachd air uachdar an àrd-ùrlair
Tha an dàta a chruinnich an sensor teòthachd a’ sealltainn, rè obrachadh an uidheim agus pròiseas atharrachadh teòthachd, gu bheil an sgaoileadh teòthachd air uachdar àrd-ùrlar a’ chlach-ghràin gu math cunbhalach. Fiù ‘s aig an ìre nuair a bhios an teòthachd ag atharrachadh as dian, tha an diofar teòthachd eadar gach puing tomhais air uachdar an àrd-ùrlair an-còmhnaidh fo smachd taobh a-staigh ±0.1℃. Bidh sgaoileadh teòthachd cunbhalach gu h-èifeachdach a’ seachnadh deformachadh àrd-ùrlair air adhbhrachadh le cuideam teirmeach neo-chothromach, a’ dèanamh cinnteach à rèidhleanachd agus seasmhachd uachdar iomraidh tomhais, agus a’ toirt seachad àrainneachd tomhais earbsach airson uidheamachd meatreòlais leth-chonnsachaidh.
An coimeas ri àrd-ùrlaran stuthan traidiseanta
Chaidh dàta tomhaiste an àrd-ùrlair clach-ghràin a choimeas ri dàta an uidheamachd tomhais leth-chonnsachaidh den aon sheòrsa a’ cleachdadh an àrd-ùrlar aloi alùmanum, agus bha na h-eadar-dhealachaidhean cudromach. Fo na h-aon chumhachan atharrachaidh teòthachd, tha leudachadh loidhneach àrd-ùrlar aloi alùmanum cho àrd ri 2.5 nanometers, a tha còrr is ochd uiread nas motha na an àrd-ùrlar clach-ghràin. Aig an aon àm, tha an sgaoileadh teòthachd air uachdar àrd-ùrlar aloi alùmanum neo-chothromach, leis an eadar-dhealachadh teòthachd as motha a’ ruighinn 0.8 ℃, ag adhbhrachadh deformachadh follaiseach an àrd-ùrlair agus a’ toirt buaidh mhòr air cruinneas an tomhais.
Ann an saoghal mionaideach uidheam meatreòlais leth-chonnsachaidh, tha àrd-ùrlaran clach-ghràin, leis an seasmhachd teirmeach air leth aca, air a bhith nam prìomh thaic ann a bhith a’ dèanamh cinnteach à cruinneas tomhais. Tha an dàta tomhaiste a’ dearbhadh gu làidir coileanadh air leth àrd-ùrlar clach-ghràin ann a bhith a’ freagairt ri atharrachaidhean teòthachd, a’ toirt taic theicnigeach earbsach don ghnìomhachas saothrachaidh leth-chonnsachaidh. Mar a bhios pròiseasan saothrachaidh leth-chonnsachaidh a’ dol air adhart a dh’ionnsaigh cruinneas nas àirde, bidh buannachd seasmhachd teirmeach àrd-ùrlaran clach-ghràin a’ sìor fhàs follaiseach, a’ brosnachadh ùr-ghnàthachadh agus leasachadh teicneòlach sa ghnìomhachas gu leantainneach.
Àm puist: 13 Cèitean 2025