Čo je tepelné pole?

V oblastirast monokryštálovdistribúcia teploty v peci na rast kryštálov hrá rozhodujúcu úlohu. Toto rozloženie teploty, bežne označované ako tepelné pole, je životne dôležitým faktorom, ktorý ovplyvňuje kvalitu a vlastnosti pestovaného kryštálu. Thetepelné polemôžu byť rozdelené do dvoch typov: statické a dynamické.

Statické a dynamické tepelné polia

Statické tepelné pole označuje relatívne stabilné rozloženie teploty vo vykurovacom systéme počas kalcinácie. Táto stabilita sa udržiava, keď teplota vo vnútri pece zostáva v priebehu času konzistentná. Počas skutočného procesu rastu monokryštálov však tepelné pole nie je ani zďaleka statické; je dynamická.

Dynamické tepelné pole je charakterizované neustálymi zmenami rozloženia teploty v peci. Tieto zmeny sú spôsobené niekoľkými faktormi:

Fázová transformácia: Keď materiál prechádza z kvapalnej fázy do pevnej fázy, uvoľňuje sa latentné teplo, ktoré ovplyvňuje rozloženie teploty v peci.

Predĺženie kryštálov: Ako kryštál rastie dlhšie, povrch taveniny sa zmenšuje, čím sa mení tepelná dynamika v systéme.

Prenos tepla: Spôsoby prenosu tepla, vrátane vedenia a žiarenia, sa v priebehu procesu vyvíjajú a ďalej prispievajú k zmenám v tepelnom poli.

Kvôli týmto faktorom je dynamické tepelné pole neustále sa meniacim aspektom rastu jednotlivých kryštálov, ktorý si vyžaduje starostlivé monitorovanie a kontrolu.

Rozhranie tuhá látka-kvapalina

Rozhranie tuhá látka-kvapalina je ďalším kľúčovým konceptom rastu monokryštálov. V každom danom okamihu má každý bod v peci špecifickú teplotu. Ak spojíme všetky body v tepelnom poli, ktoré zdieľajú rovnakú teplotu, dostaneme priestorovú krivku známu ako izotermický povrch. Medzi týmito izotermickými povrchmi je jeden obzvlášť významný - rozhranie tuhá látka-kvapalina.

Rozhranie tuhá látka-kvapalina je hranica, kde sa tuhá fáza kryštálu stretáva s kvapalnou fázou taveniny. Toto rozhranie je miestom, kde dochádza k rastu kryštálov, pretože kryštál sa tvorí z kvapalnej fázy na tejto hranici.

Teplotné gradienty pri raste jedného kryštálu

Počas rastu monokryštálov kremíka,tepelné polezahŕňa tuhú aj kvapalnú fázu, pričom každá má odlišné teplotné gradienty:

V kryštáli:

Pozdĺžny teplotný gradient: Vzťahuje sa na teplotný rozdiel pozdĺž dĺžky kryštálu.

Radiálny teplotný gradient: Týka sa teplotného rozdielu cez polomer kryštálu.

In the Melt:

Pozdĺžny teplotný gradient: Vzťahuje sa na teplotný rozdiel pozdĺž výšky taveniny.

Radiálny teplotný gradient: Týka sa teplotného rozdielu cez polomer taveniny.

Tieto gradienty predstavujú dve rôzne distribúcie teplôt, ale najkritickejšie na určenie stavu kryštalizácie je teplotný gradient na rozhraní tuhá látka-kvapalina.

Radiálny teplotný gradient v kryštáli: Určený pozdĺžnym a priečnym vedením tepla, povrchovým žiarením a polohou kryštálu v tepelnom poli. Vo všeobecnosti je teplota vyššia v strede a nižšia na okrajoch kryštálu.

Radiálny teplotný gradient v tavenine: Primárne ovplyvnený okolitými ohrievačmi, pričom stred je chladnejší a teplota sa zvyšuje smerom k tégliku. Radiálny teplotný gradient v tavenine je vždy kladný.

Optimalizácia tepelného poľa

Dobre navrhnuté rozloženie teploty tepelného poľa by malo spĺňať nasledujúce podmienky:

Primeraný pozdĺžny teplotný gradient v kryštáli: Musí byť dostatočne veľký, aby sa zabezpečilo, že kryštál má dostatočnú kapacitu na odvádzanie tepla na odvádzanie latentného tepla kryštalizácie. Nemal by však byť príliš veľký, pretože by to mohlo brániť rastu kryštálov.

Podstatný pozdĺžny teplotný gradient v tavenine: Zabezpečuje, že sa v tavenine nevytvoria žiadne nové kryštálové zárodky. Ak je však príliš veľký, môže dôjsť k dislokáciám, ktoré vedú k poruchám kryštálov.

Vhodný pozdĺžny teplotný gradient na kryštalizačnom rozhraní: Mal by byť dostatočne veľký na vytvorenie potrebného podchladenia, ktoré poskytuje dostatočný rastový impulz pre monokryštál. Nesmie byť však príliš veľký, aby sa predišlo konštrukčným poruchám. Medzitým by mal byť radiálny teplotný gradient čo najmenší, aby sa udržalo ploché kryštalizačné rozhranie.

Semicorex ponúka vysokú kvalitučasti v tepelnom polipre polovodičový priemysel Ak máte akékoľvek otázky alebo potrebujete ďalšie podrobnosti, neváhajte nás kontaktovať.

Kontaktné telefónne číslo +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com