Vad är termiskt fält?

Inom området förenkristalltillväxt, spelar temperaturfördelningen inuti kristalltillväxtugnen en kritisk roll. Denna temperaturfördelning, vanligen kallad det termiska fältet, är en viktig faktor som påverkar kvaliteten och egenskaperna hos den kristall som odlas. Determiskt fältkan delas in i två typer: statisk och dynamisk.

Statiska och dynamiska termiska fält

Ett statiskt termiskt fält avser den relativt stabila temperaturfördelningen inom värmesystemet under kalcinering. Denna stabilitet bibehålls när temperaturen inuti ugnen förblir konstant över tiden. Under den faktiska processen med enkristalltillväxt är emellertid det termiska fältet långt ifrån statiskt; den är dynamisk.

Ett dynamiskt termiskt fält kännetecknas av kontinuerliga förändringar i temperaturfördelningen i ugnen. Dessa förändringar drivs av flera faktorer:

Fasomvandling: När materialet övergår från en flytande fas till en fast fas frigörs latent värme, vilket påverkar temperaturfördelningen i ugnen.

Kristallförlängning: När kristallen växer längre, minskar smältans yta, vilket förändrar den termiska dynamiken i systemet.

Värmeöverföring: Värmeöverföringssätten, inklusive ledning och strålning, utvecklas under hela processen, vilket ytterligare bidrar till förändringarna i det termiska fältet.

På grund av dessa faktorer är det dynamiska termiska fältet en ständigt föränderlig aspekt av enkristalltillväxt som kräver noggrann övervakning och kontroll.

Gränssnittet Solid-Liquid

Gränssnittet fast-vätska är ett annat avgörande koncept i enkristalltillväxt. Vid varje givet ögonblick har varje punkt i ugnen en specifik temperatur. Om vi ​​kopplar samman alla punkter inom det termiska fältet som delar samma temperatur får vi en rumslig kurva som kallas en isoterm yta. Bland dessa isotermiska ytor är en särskilt betydelsefull - gränsytan mellan fast och vätska.

Gränsytan mellan fast och vätska är gränsen där kristallens fasta fas möter smältans flytande fas. Detta gränssnitt är där kristalltillväxten sker, eftersom kristallen bildas från vätskefasen vid denna gräns.

Temperaturgradienter i enkristalltillväxt

Under tillväxt av enkristallkisel,termiskt fältomfattar både fasta och flytande faser, var och en med distinkta temperaturgradienter:

I kristallen:

Longitudinell temperaturgradient: Avser temperaturskillnaden längs kristallens längd.

Radiell temperaturgradient: Avser temperaturskillnaden över kristallens radie.

I smältan:

Longitudinell temperaturgradient: Avser temperaturskillnaden längs smältans höjd.

Radiell temperaturgradient: Avser temperaturskillnaden över smältans radie.

Dessa gradienter representerar två olika temperaturfördelningar, men den mest kritiska för att bestämma kristallisationstillståndet är temperaturgradienten vid gränsytan mellan fast och vätska.

Radiell temperaturgradient i kristallen: Bestäms av longitudinell och tvärgående värmeledning, ytstrålning och kristallens position inom det termiska fältet. I allmänhet är temperaturen högre i mitten och lägre vid kristallens kanter.

Radiell temperaturgradient i smältan: Influeras främst av de omgivande värmarna, med mitten svalare och temperaturen ökar mot degeln. Den radiella temperaturgradienten i smältan är alltid positiv.

Optimera det termiska fältet

En väl utformad termisk fälttemperaturfördelning bör uppfylla följande villkor:

Adekvat longitudinell temperaturgradient i kristallen: Den måste vara tillräckligt stor för att säkerställa att kristallen har tillräcklig värmeavledningskapacitet för att föra bort det latenta kristallisationsvärmet. Den bör dock inte vara för stor, eftersom detta kan hindra kristalltillväxt.

Betydande longitudinell temperaturgradient i smältan: Säkerställer att inga nya kristallkärnor bildas i smältan. Men om den är för stor kan dislokationer uppstå, vilket leder till kristalldefekter.

Lämplig longitudinell temperaturgradient vid kristallisationsgränssnittet: Den bör vara tillräckligt stor för att skapa den nödvändiga underkylningen, vilket ger tillräcklig tillväxtdrift för enkristallen. Den får dock inte vara för stor för att undvika strukturella defekter. Under tiden bör den radiella temperaturgradienten vara så liten som möjligt för att upprätthålla ett plant kristallisationsgränssnitt.

Semicorex erbjuder hög kvalitetdelar inom termiskt områdeför halvledarindustrin Om du har några frågor eller behöver ytterligare information, tveka inte att kontakta oss.

Kontakta telefonnummer +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com