Hva er termisk felt?

Innenforenkeltkrystallvekst, spiller temperaturfordelingen i krystallvekstovnen en kritisk rolle. Denne temperaturfordelingen, ofte referert til som det termiske feltet, er en viktig faktor som påvirker kvaliteten og egenskapene til krystallen som dyrkes. Determisk feltkan kategoriseres i to typer: statisk og dynamisk.

Statiske og dynamiske termiske felt

Et statisk termisk felt refererer til den relativt stabile temperaturfordelingen i varmesystemet under kalsinering. Denne stabiliteten opprettholdes når temperaturen inne i ovnen forblir konsistent over tid. Men under selve prosessen med enkeltkrystallvekst er det termiske feltet langt fra statisk; den er dynamisk.

Et dynamisk termisk felt er preget av kontinuerlige endringer i temperaturfordelingen i ovnen. Disse endringene er drevet av flere faktorer:

Fasetransformasjon: Når materialet går over fra en flytende fase til en fast fase, frigjøres latent varme, noe som påvirker temperaturfordelingen i ovnen.

Krystallforlengelse: Ettersom krystallen vokser lengre, reduseres overflaten av smelten, noe som endrer den termiske dynamikken i systemet.

Varmeoverføring: Modusene for varmeoverføring, inkludert ledning og stråling, utvikler seg gjennom hele prosessen, og bidrar ytterligere til endringene i det termiske feltet.

På grunn av disse faktorene er det dynamiske termiske feltet et stadig skiftende aspekt ved enkeltkrystallvekst som krever nøye overvåking og kontroll.

Solid-Liquid-grensesnittet

Fast-væske-grensesnittet er et annet viktig konsept i enkeltkrystallvekst. Til enhver tid har hvert punkt i ovnen en bestemt temperatur. Hvis vi kobler alle punktene innenfor det termiske feltet som deler samme temperatur, får vi en romlig kurve kjent som en isoterm overflate. Blant disse isotermiske overflatene er en spesielt viktig - fast-væske-grensesnittet.

Faststoff-væske-grensesnittet er grensen der den faste fasen av krystallen møter væskefasen i smelten. Dette grensesnittet er der krystallveksten skjer, ettersom krystallen dannes fra væskefasen ved denne grensen.

Temperaturgradienter i enkeltkrystallvekst

Under enkeltkrystall silisiumvekst viltermisk feltomfatter både faste og flytende faser, hver med distinkte temperaturgradienter:

I krystallen:

Langsgående temperaturgradient: Refererer til temperaturforskjellen langs krystallens lengde.

Radial temperaturgradient: Refererer til temperaturforskjellen over radiusen til krystallen.

I smelten:

Langsgående temperaturgradient: Refererer til temperaturforskjellen langs smeltens høyde.

Radial temperaturgradient: Refererer til temperaturforskjellen over radiusen til smelten.

Disse gradientene representerer to forskjellige temperaturfordelinger, men den mest kritiske for å bestemme krystalliseringstilstanden er temperaturgradienten ved fast-væske-grensesnittet.

Radial temperaturgradient i krystallen: Bestemmes av langsgående og tverrgående varmeledning, overflatestråling og krystallens posisjon innenfor det termiske feltet. Generelt er temperaturen høyere i midten og lavere ved kantene av krystallen.

Radial temperaturgradient i smelten: Primært påvirket av de omkringliggende varmeovnene, med senteret kjøligere og temperaturen økende mot digelen. Den radielle temperaturgradienten i smelten er alltid positiv.

Optimalisering av det termiske feltet

En godt utformet termisk felttemperaturfordeling bør tilfredsstille følgende betingelser:

Tilstrekkelig langsgående temperaturgradient i krystallen: Den må være tilstrekkelig stor til å sikre at krystallen har nok varmeavledningskapasitet til å frakte bort den latente krystalliseringsvarmen. Den bør imidlertid ikke være for stor, da dette kan hindre krystallvekst.

Betydelig longitudinell temperaturgradient i smelten: Sikrer at ingen nye krystallkjerner dannes i smelten. Men hvis den er for stor, kan det oppstå dislokasjoner som fører til krystalldefekter.

Passende longitudinell temperaturgradient ved krystalliseringsgrensesnittet: Den bør være stor nok til å skape den nødvendige underkjølingen, og gi tilstrekkelig vekstdrift for enkeltkrystallen. Den må imidlertid ikke være for stor for å unngå konstruksjonsfeil. I mellomtiden bør den radielle temperaturgradienten være så liten som mulig for å opprettholde et flatt krystalliseringsgrensesnitt.

Semicorex tilbyr høy kvalitetdeler i termisk feltfor halvlederindustrien Hvis du har spørsmål eller trenger ytterligere detaljer, ikke nøl med å ta kontakt med oss.

Kontakt telefonnummer +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com