Vad är temperaturgradienten i det termiska fältet?

Det termiska fältet för enkristalltillväxt är den rumsliga fördelningen av temperatur i högtemperaturugnen under enkristalltillväxtprocessen, vilket direkt påverkar kvaliteten, tillväxthastigheten och kristallbildningshastigheten för enkristallen. Termiskt fält kan delas in i stationära och transienta typer. Det termiska fältet i stationärt tillstånd är den termiska miljön med en relativt temperaturfördelning, medan det transienta termiska fältet uppvisar den ständigt föränderliga ugnstemperaturen.

Under enkristalltillväxt sker fasomvandling (vätskefas till fast fas) kontinuerligt, vilket frigör latent stelningsvärme. Samtidigt, när kristallen dras längre och längre, sjunker smältytan kontinuerligt, och värmeledning, strålning och andra förhållanden förändras. Därför är det termiska fältet variabelt, vilket kallas det dynamiska termiska fältet.

---

Gränssnittet Solid-Liquid

Vid ett visst ögonblick har varje punkt i ugnen en specifik temperatur. Om vi ​​kopplar alla punkter i temperaturfältet med samma temperatur erhålls en rumslig yta. På denna rumsliga yta är temperaturen densamma överallt, vilket vi kallar en isoterm yta. Bland familjen av isotermiska ytor i enkristallugnen finns det en mycket speciell isotermisk yta som fungerar som gränsen mellan den fasta fasen och den flytande fasen, därför är den också känd som fast-vätskegränsytan. Kristaller växer från detta fast-vätskegränssnitt.

---

Temperaturgradienten

Temperaturgradient hänvisar till hastigheten för temperaturförändringen från temperaturen i en punkt A i det termiska fältet till temperaturen för en intilliggande punkt B runt den, d.v.s. hastigheten för temperaturändringen per enhetsavstånd.

Under monokristallin kiseltillväxt finns det två former (fast och smälta) i det termiska fältet, och därmed två typer av temperaturgradienter:

1. Longitudinell temperaturgradient och radiell temperaturgradient i kristallen.

2. Longitudinell temperaturgradient och radiell temperaturgradient i smältan.

Dessa är två helt olika temperaturfördelningar, men temperaturgradienten vid gränsytan mellan fast och vätska har störst inverkan på kristallisationstillståndet. Kristallens radiella temperaturgradient bestäms av kristallens längsgående och tvärgående värmeledning, ytstrålning och dess position i det termiska fältet. Generellt sett är temperaturen högre i mitten och lägre vid kanten av kristallen. Smältans radiella temperaturgradient bestäms huvudsakligen av värmarna runt degeln, så temperaturen är lägre i mitten och högre nära degeln, och den radiella temperaturgradienten är alltid ett positivt värde.

---

Krav för korrekt fördelning av termisk fälttemperatur

1. Den longitudinella temperaturgradienten i kristallen bör vara tillräckligt stor men inte överdrivet för att säkerställa att kristallen har tillräcklig värmeavledningskapacitet under tillväxt för att avlägsna kristallisationens latenta värme.

2. Den longitudinella temperaturgradienten i smältan bör vara relativt stor för att förhindra bildning av nya kristallkärnor i smältan; emellertid kommer en alltför stor gradient sannolikt att orsaka dislokationer och resultera i kristallbrott.

3. Den längsgående temperaturgradienten vid kristallisationsgränsytan bör vara lämpligt stor för att bilda den nödvändiga underkylningsgraden, vilket ger tillräcklig drivkraft för tillväxt av enkristall. Den bör inte vara för stor, annars uppstår strukturella defekter. Under tiden bör den radiella temperaturgradienten vara så liten som möjligt för att få kristallisationsgränsytan att tendera att vara platt.

Konfigurationen och komponentvalet för det termiska fältsystemet bestämmer till stor del variationen av temperaturgradienten inuti högtemperaturugnen. Semicorex levererar högkvalitativaC/C kompositvärmare, C/C kompositstyrrör, C/C kompositdegels ochC/C komposit värmeisoleringscylindrartill våra uppskattade kunder, hjälpa till att bygga det välpresterade och stabilt drivna termiska fältsystemet med enkristall för att uppnå optimal kristalltillväxtkvalitet och produktionseffektivitet.