Hva er temperaturgradienten i det termiske feltet?

Det termiske enkeltkrystallvekstfeltet er den romlige fordelingen av temperatur i høytemperaturovnen under enkeltkrystallvekstprosessen, som direkte påvirker kvaliteten, veksthastigheten og krystalldannelseshastigheten til enkeltkrystallen. Termisk felt kan deles inn i steady-state og transienttyper. Det steady-state termiske feltet er det termiske miljøet med en relativt temperaturfordeling, mens det forbigående termiske feltet viser den konstant skiftende ovnstemperaturen.

Under enkeltkrystallvekst skjer fasetransformasjon (væskefase til fast fase) kontinuerlig, og frigjør latent størkningsvarme. Samtidig som krystallen trekkes lenger og lenger, synker smelteoverflaten kontinuerlig, og varmeledning, stråling og andre forhold endres. Derfor er det termiske feltet variabelt, som omtales som det dynamiske termiske feltet.

---

Solid-Liquid-grensesnittet

På et bestemt tidspunkt har hvert punkt i ovnen en bestemt temperatur. Hvis vi kobler alle punkter i temperaturfeltet med samme temperatur, får vi en romlig overflate. På denne romlige overflaten er temperaturen lik overalt, som vi kaller en isoterm overflate. Blant familien av isotermiske overflater i enkeltkrystallovnen er det en veldig spesiell isoterm overflate som fungerer som grensen mellom fast fase og flytende fase, derfor er den også kjent som fast-væske-grensesnittet. Krystaller vokser fra dette fast-flytende grensesnittet.

---

Temperaturgradienten

Temperaturgradient refererer til hastigheten på temperaturendringer fra temperaturen til et punkt A i det termiske feltet til temperaturen til et tilstøtende punkt B rundt det, dvs. hastigheten på temperaturendringen per enhetsavstand.

Under monokrystallinsk silisiumvekst er det to former (fast og smelte) i det termiske feltet, og dermed to typer temperaturgradienter:

1. Langsgående temperaturgradient og radiell temperaturgradient i krystallen.

2. Langsgående temperaturgradient og radiell temperaturgradient i smelten.

Dette er to helt forskjellige temperaturfordelinger, men temperaturgradienten ved fast-væske-grensesnittet har størst innvirkning på krystallisasjonstilstanden. Den radielle temperaturgradienten til krystallen bestemmes av den langsgående og tverrgående varmeledningen til krystallen, overflatestråling og dens posisjon i det termiske feltet. Generelt sett er temperaturen høyere i midten og lavere ved kanten av krystallen. Den radielle temperaturgradienten til smelten bestemmes hovedsakelig av varmeovnene rundt digelen, så temperaturen er lavere i midten og høyere nær digelen, og den radielle temperaturgradienten er alltid en positiv verdi.

---

Krav til riktig fordeling av termisk felttemperatur

1. Den langsgående temperaturgradienten i krystallen bør være tilstrekkelig stor, men ikke overdrevent, for å sikre at krystallen har tilstrekkelig varmeavledningskapasitet under vekst til å fjerne den latente krystalliseringsvarmen.

2. Den langsgående temperaturgradienten i smelten bør være relativt stor for å hindre dannelse av nye krystallkjerner i smelten; Imidlertid vil en for stor gradient sannsynligvis forårsake dislokasjoner og resultere i krystallbrudd.

3. Den langsgående temperaturgradienten ved krystalliseringsgrensesnittet bør være passende stor for å danne den nødvendige underkjølingsgraden, og gi tilstrekkelig drivkraft for enkeltkrystallvekst. Den bør ikke være for stor, ellers vil det oppstå strukturelle feil. I mellomtiden bør den radielle temperaturgradienten være så liten som mulig for å få krystalliseringsgrensesnittet til å bli flatt.

Konfigurasjonen og komponentvalget til det termiske feltsystemet bestemmer i stor grad variasjonen av temperaturgradienten inne i høytemperaturovnen. Semicorex leverer høykvalitetsC/C komposittovner, C/C kompositt føringsrør, C/C komposittdigels ogC/C kompositt termisk isolasjonssylindretil våre verdsatte kunder, og hjelper til med å bygge det godt utførte og stabilt opererte termiske feltsystemet med én krystall for å oppnå optimal krystallvekstkvalitet og produksjonseffektivitet.