Hvad er termisk felt?

Inden forenkelt krystal vækst, spiller temperaturfordelingen i krystalvækstovnen en kritisk rolle. Denne temperaturfordeling, der almindeligvis omtales som det termiske felt, er en vital faktor, der påvirker kvaliteten og egenskaberne af den krystal, der dyrkes. Determisk feltkan kategoriseres i to typer: statisk og dynamisk.

Statiske og dynamiske termiske felter

Et statisk termisk felt refererer til den relativt stabile temperaturfordeling i varmesystemet under kalcinering. Denne stabilitet opretholdes, når temperaturen inde i ovnen forbliver konstant over tid. Men under selve processen med enkeltkrystalvækst er det termiske felt langt fra statisk; det er dynamisk.

Et dynamisk termisk felt er karakteriseret ved kontinuerlige ændringer i temperaturfordelingen i ovnen. Disse ændringer er drevet af flere faktorer:

Fasetransformation: Når materialet går fra en flydende fase til en fast fase, frigives latent varme, hvilket påvirker temperaturfordelingen i ovnen.

Krystalforlængelse: Efterhånden som krystallen vokser længere, falder overfladen af ​​smelten, hvilket ændrer den termiske dynamik i systemet.

Varmeoverførsel: Varmeoverførselsmåderne, herunder ledning og stråling, udvikler sig gennem hele processen, hvilket yderligere bidrager til ændringerne i det termiske felt.

På grund af disse faktorer er det dynamiske termiske felt et konstant skiftende aspekt af enkeltkrystalvækst, der kræver omhyggelig overvågning og kontrol.

Solid-Liquid Interface

Fast-væske-grænsefladen er et andet afgørende koncept i enkeltkrystalvækst. På ethvert givet tidspunkt har hvert punkt i ovnen en bestemt temperatur. Hvis vi forbinder alle punkter inden for det termiske felt, der deler den samme temperatur, får vi en rumlig kurve kendt som en isotermisk overflade. Blandt disse isotermiske overflader er en særlig vigtig - faststof-væske-grænsefladen.

Faststof-væske-grænsefladen er grænsen, hvor den faste fase af krystallen møder den flydende fase af smelten. Denne grænseflade er der, hvor krystalvæksten sker, da krystallen dannes fra væskefasen ved denne grænse.

Temperaturgradienter i enkelt krystalvækst

Under enkelt krystal silicium vækst,termisk feltomfatter både faste og flydende faser, hver med forskellige temperaturgradienter:

I krystallen:

Langsgående temperaturgradient: Refererer til temperaturforskellen langs krystallens længde.

Radial temperaturgradient: Refererer til temperaturforskellen over krystallens radius.

I smelten:

Langsgående temperaturgradient: Refererer til temperaturforskellen langs smeltens højde.

Radial temperaturgradient: Refererer til temperaturforskellen over smeltens radius.

Disse gradienter repræsenterer to forskellige temperaturfordelinger, men den mest kritiske til at bestemme krystallisationstilstanden er temperaturgradienten ved faststof-væske-grænsefladen.

Radial temperaturgradient i krystallen: Bestemt af langsgående og tværgående varmeledning, overfladestråling og krystallens position inden for det termiske felt. Generelt er temperaturen højere i midten og lavere ved kanterne af krystallen.

Radial temperaturgradient i smelten: Primært påvirket af de omgivende varmelegemer, hvor midten er køligere, og temperaturen stiger mod digelen. Den radiale temperaturgradient i smelten er altid positiv.

Optimering af det termiske felt

En veldesignet termisk felttemperaturfordeling bør opfylde følgende betingelser:

Tilstrækkelig langsgående temperaturgradient i krystallen: Den skal være tilstrækkelig stor til at sikre, at krystallen har tilstrækkelig varmeafledningskapacitet til at bortføre den latente krystallisationsvarme. Den bør dog ikke være for stor, da dette kan hindre krystalvækst.

Betydelig langsgående temperaturgradient i smelten: Sikrer, at der ikke dannes nye krystalkerner i smelten. Men hvis den er for stor, kan der forekomme dislokationer, hvilket fører til krystaldefekter.

Passende langsgående temperaturgradient ved krystallisationsgrænsefladen: Den skal være stor nok til at skabe den nødvendige underkøling, hvilket giver tilstrækkelig vækstdrift for enkeltkrystallen. Den må dog ikke være for stor for at undgå konstruktionsfejl. I mellemtiden bør den radiale temperaturgradient være så lille som muligt for at opretholde en flad krystallisationsgrænseflade.

Semicorex tilbyder høj kvalitetdele i termisk felttil halvlederindustrien Hvis du har spørgsmål eller brug for yderligere detaljer, så tøv ikke med at kontakte os.

Kontakt telefon # +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com