Co je tepelné pole?

V oborurůst monokrystaluDistribuce teploty uvnitř pece pro růst krystalů hraje kritickou roli. Toto rozložení teploty, běžně označované jako tepelné pole, je zásadním faktorem, který ovlivňuje kvalitu a vlastnosti pěstovaného krystalu. Thetepelné polelze rozdělit do dvou typů: statické a dynamické.

Statická a dynamická tepelná pole

Statické tepelné pole označuje relativně stabilní rozložení teploty v topném systému během kalcinace. Tato stabilita je udržována, když teplota uvnitř pece zůstává konzistentní v průběhu času. Během vlastního procesu růstu monokrystalu však tepelné pole zdaleka není statické; je to dynamické.

Dynamické tepelné pole je charakterizováno neustálými změnami rozložení teploty v peci. Tyto změny jsou způsobeny několika faktory:

Fázová transformace: Při přechodu materiálu z kapalné fáze do pevné fáze se uvolňuje latentní teplo, které ovlivňuje rozložení teploty v peci.

Prodloužení krystalu: Jak se krystal prodlužuje, povrch taveniny se zmenšuje, čímž se mění tepelná dynamika v systému.

Přenos tepla: Způsoby přenosu tepla, včetně vedení a záření, se vyvíjejí v průběhu procesu a dále přispívají ke změnám v tepelném poli.

Kvůli těmto faktorům je dynamické tepelné pole neustále se měnícím aspektem růstu jednotlivých krystalů, který vyžaduje pečlivé sledování a kontrolu.

Rozhraní pevná látka-kapalina

Rozhraní pevná látka-kapalina je dalším zásadním konceptem růstu monokrystalů. V každém okamžiku má každý bod v peci určitou teplotu. Pokud spojíme všechny body v tepelném poli, které sdílejí stejnou teplotu, získáme prostorovou křivku známou jako izotermický povrch. Mezi těmito izotermickými povrchy je jeden zvláště významný – rozhraní pevná látka-kapalina.

Rozhraní pevná látka-kapalina je hranice, kde se pevná fáze krystalu setkává s kapalnou fází taveniny. Toto rozhraní je místem, kde dochází k růstu krystalu, protože krystal se tvoří z kapalné fáze na této hranici.

Teplotní gradienty při růstu jednoho krystalu

Během růstu monokrystalu křemíku setepelné polezahrnuje pevnou i kapalnou fázi, každá s odlišnými teplotními gradienty:

V krystalu:

Podélný teplotní gradient: Týká se teplotního rozdílu podél délky krystalu.

Radiální teplotní gradient: Týká se teplotního rozdílu napříč poloměrem krystalu.

In the Melt:

Podélný teplotní gradient: Týká se teplotního rozdílu podél výšky taveniny.

Radiální teplotní gradient: Týká se teplotního rozdílu napříč poloměrem taveniny.

Tyto gradienty představují dvě různé teplotní distribuce, ale nejkritičtější pro stanovení krystalizačního stavu je teplotní gradient na rozhraní pevná látka-kapalina.

Radiální teplotní gradient v krystalu: Určený podélným a příčným vedením tepla, povrchovým zářením a polohou krystalu v tepelném poli. Obecně je teplota vyšší ve středu a nižší na okrajích krystalu.

Radiální teplotní gradient v tavenině: Primárně ovlivněný okolními ohřívači, přičemž střed je chladnější a teplota se zvyšuje směrem ke kelímku. Radiální teplotní gradient v tavenině je vždy kladný.

Optimalizace tepelného pole

Dobře navržené rozložení teplot tepelného pole by mělo splňovat následující podmínky:

Adekvátní podélný teplotní gradient v krystalu: Musí být dostatečně velký, aby zajistil, že krystal má dostatečnou kapacitu pro odvod tepla, aby odvedl latentní teplo krystalizace. Neměl by však být příliš velký, protože by to mohlo bránit růstu krystalů.

Podstatný podélný teplotní gradient v tavenině: Zajišťuje, že se v tavenině netvoří žádná nová krystalová jádra. Pokud je však příliš velký, může dojít k dislokacím, které vedou k defektům krystalů.

Vhodný podélný teplotní gradient na krystalizačním rozhraní: Měl by být dostatečně velký, aby vytvořil potřebné podchlazení a poskytl dostatečný růstový impuls pro monokrystal. Nesmí však být příliš velké, aby nedošlo ke konstrukčním poruchám. Mezitím by měl být radiální teplotní gradient co nejmenší, aby se udrželo ploché krystalizační rozhraní.

Semicorex nabízí vysokou kvalitučásti v tepelném polipro polovodičový průmysl Máte-li jakékoli dotazy nebo potřebujete další podrobnosti, neváhejte nás kontaktovat.

Kontaktní telefon +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com