סימנים קוהרנטיים שותפות לשיבוש ייצור סרט מוליכים-על בטמפרטורה גבוהה עם לייזרים LEAP

לאחרונה, ענקית הפוטוניקה האמריקאית Coherent ו-Faraday 1867 Holdings היפנית חתמו על מכתב כוונות (LOI) במטרה להגדיל את הייצור של סרטי מוליכי-על בטמפרטורה גבוהה (HTS) לפריסה בקנה מידה רחב בכורי היתוך, וכן לסייע להניע את מעבר האנרגיה הירוקה. לייזר האקסימר של Coherent בשיתוף פעולה זה מבטיח יישום רחב יותר.
בעשור האחרון, הסיכוי המתפתח במהירות של אנרגיה נטולת פחמן הוביל להתקדמות במכשירי טוקאמק, תוך כדי ביקוש מוגבר לסרטים מגנטיים מוליכים בטמפרטורה גבוהה. לסרטים מגנטיים בעלי מוליכות-על בטמפרטורה גבוהה, טכנולוגיית מפתח בייצור של אלקטרומגנטים חזקים במיוחד, יש את היישום העיקרי שלהם בכורי היתוך לכליאה מגנטית כדי לחסום ולבקר פלזמה. יש לציין כי Faraday Factory Japan LLC, חברה בת יפנית של Faraday 1867 Holdings, התגלתה כיצרנית המובילה בעולם של סרטים מגנטיים מוליכים בטמפרטורה גבוהה (HTS).
לייזר LEAP excimer של Coherent, מוצר התקנת לייזר פועם בתקן תעשייתי, נתן דחיפה משמעותית לתהליך הייצור של סרטים מוליכים בטמפרטורה גבוהה.
שדות מגנטיים פועלים להגביל ולשלוט פלזמה טעונה במכשיר טוקאמק, לפי Tokamak Energy, סטארט-אפ בריטי של היתוך. שדות מגנטיים חזקים אלו מאפשרים לפלזמה להתחמם לטמפרטורות מעל 100 מיליון מעלות צלזיוס - הסף הדרוש להיתוך כדי להפוך למקור אנרגיה בר-קיימא מבחינה מסחרית. לאחר מכן, המגנטים החזקים בטוקאמק כדורי מאפשרים כליאה קומפקטית יותר, הגדלת צפיפות הפלזמה והכוח תוך הימנעות מהצורך היקר בקירור הליום נוזלי.
שדות מגנטיים רבי עוצמה יכולים להיווצר על ידי העברת זרמים גבוהים סביב מערך של סלילים אלקטרומגנטיים המקיפים את הפלזמה. המגנטים מלופפים במה ש-Tokamak Energy מכנה סרט מגנטי מוליך-על בטמפרטורה גבוהה "פורצת דרך".
עיבוד ציפויים פונקציונליים
Faraday Factory Japan LLC, חברה בת של Faraday 1867 Holdings, מייצרת סרט מגנטי מוליך-על בטמפרטורה גבוהה מאז 2012. מכתב הכוונות הנ"ל מתייחס לאסטרטגיה של המפעל היפני לענות על הביקוש העולמי לקלטות HTS, וקוהרנט אומר כי הביקוש עבור קלטות כאלה צפויות לגדול פי עשרה בין עכשיו ל-2027.
החברה היפנית משתמשת בתצהיר בסיוע קרן יונים (IBAD), בתצהיר בלייזר דופק (PLD), בהתזת מגנטרון מכסף ובציפוי אלקטרוכימי נחושת, הדורשים מספר שלבי ייצור כדי ליצור קלטות כאלה. מתוכם, שקיעת לייזר פעימה מבוססת אקצימר (PLD) היא שיטת הייצור ההמוני המוכחת היחידה ליצירת סרטי תחמוצת נחושת בריום נדירים (REBCO) עם האיכויות הנדרשות לסרטי HTS רב-שכבתיים.
השקעת לייזר מפושטת (PLD) היא כלי רב עוצמה לייצור ציפויים פונקציונליים באיכות גבוהה", מתארת ​​פאראדיי צמח באתר האינטרנט שלו. תהליך השקיעה נוצר על ידי פלומת קרני לייזר הפוגעת במטרה על פס מתכת עם שכבת חיץ ב- טמפרטורות גבוהות. תרכובות HTS הן חומרי תחמוצת מורכבים, ולשיטת PLD יש תפקיד חשוב בייצור שכבות מוליכות-על בטמפרטורה גבוהה עם הרכב, עובי ומיקרו-מבנה מבוקר הדוק".
נאמר כי מכתב הכוונות של החברה עם Coherent מתווה אסטרטגיה להגדלת יכולות ייצור מוליכים בטמפרטורה גבוהה באמצעות לייזר "LEAP" של החברה.
Coherent אמר, "לייזרים קוהרנטיים LEAP excimer הם התקן התעשייה עבור התקני לוגיקה ניתנים לתכנות לייצור קלטות HTS. לייזרים LEAP מבוססים על מקורות ארגון פלואוריד (ArF), קריפטון פלואוריד (KrF) וקסנון כלוריד (XeCl) ופולטות ב- אורכי גל של 193 ננומטר, 248 ננומטר ו-308 ננומטר, בהתאמה, ובעלי הספקים של עד 300W. הם כבר בשימוש במגוון יישומים תעשייתיים, כגון מרימי לייזר לייצור תצוגות LED ו-MicroLED אורגניות.
מעבר לפיוז'ן
קאי שמידט, סגן נשיא בכיר של היחידה העסקית אקסימר לייזר ב-Coherent, אמר: "אנו יודעים שמדינות המעורבות במירוץ אנרגיית ההיתוך עובדות קשה כדי להאיץ את שרשרת האספקה ​​של סרטים מוליכים-על בטמפרטורה גבוהה, הגדלה באלפי קילומטרים בשנה, ב- כדי לשמור על טכנולוגיית ההיתוך לנוע קדימה בקצב מהיר".
מצדו, סרגיי לי, מנהל נציג של מתקן פאראדיי ביפן, הוסיף: "אנחנו עובדים עם פאראדיי 1867 כבר יותר מעשור, והלייזרים שלנו להוטים לשחק תפקיד חשוב בשלב ההגברה של ייצור קלטות HTS. .אזורי היישום של קלטות HTS אינם מוגבלים לכורי היתוך- -הם כוללים העברת אנרגיה ללא אובדן, ספינות תעופה ומכולות ללא פחמן, מערכות NMR ללא הליום, מערכות הנעה מתקדמות של חלליות ועוד. יישומים אלה מניעים צמיחה שנתית דו ספרתית בשוק הקלטות HTS, כך שהדחיפות בהשקעה ביכולות ייצור הקלטות של HTS ברורה".
קלטת HTS היא אחת מהטכנולוגיות המרכזיות המאפשרות כורי היתוך של כליאה מגנטית כמו הטוקאמק. עיצובי Tokamak הם פשוטים יותר, קומפקטיים יותר ופחות יקרים לתפעול מאשר טכנולוגיות קודמות. סרטי HTS יכולים לפעול בטמפרטורות בטווח של עשרות קלווין, מה שמבטל את הצורך במערכות קירור יקרות המבוססות על טכנולוגיית הליום נוזלי בלתי קיימא. כורי היתוך לכליאה מגנטית צפויים בסופו של דבר להפיק ג'יגה וואט של חשמל נטול פחמן עם רווח נקי של יותר מ-10 אחוזים, ובכך עשויים למלא תפקיד חשוב במעבר העולמי לאנרגיה ירוקה.