Mi az a hőmező?

A területenegykristály növekedés, a hőmérséklet-eloszlás a kristálynövesztő kemencében kritikus szerepet játszik. Ez a hőmérséklet-eloszlás, amelyet általában hőmezőnek neveznek, létfontosságú tényező, amely befolyásolja a termesztett kristály minőségét és jellemzőit. Ahőmezőkét típusra osztható: statikus és dinamikus.

Statikus és dinamikus hőmezők

A statikus termikus mező a fűtési rendszeren belüli viszonylag stabil hőmérséklet-eloszlást jelenti a kalcinálás során. Ez a stabilitás akkor marad fenn, ha a kemencében a hőmérséklet idővel állandó marad. Az egykristálynövekedés tényleges folyamata során azonban a termikus tér távolról sem statikus; ez dinamikus.

A dinamikus termikus mezőt a hőmérséklet-eloszlás folyamatos változása jellemzi a kemencében. Ezeket a változásokat több tényező is előidézi:

Fázis átalakulás: Amikor az anyag folyékony fázisból szilárd fázisba megy át, látens hő szabadul fel, ami befolyásolja a hőmérséklet eloszlását a kemencében.

Kristálynyúlás: Ahogy a kristály hosszabbra nő, az olvadék felülete csökken, ami megváltoztatja a rendszeren belüli hődinamikát.

Hőátadás: A hőátadás módjai, beleértve a vezetést és a sugárzást, a folyamat során fejlődnek, tovább járulva a hőtér változásaihoz.

Ezen tényezők miatt a dinamikus termikus mező az egykristálynövekedés állandóan változó aspektusa, amely gondos megfigyelést és ellenőrzést igényel.

A szilárd-folyadék interfész

A szilárd-folyadék határfelület egy másik kulcsfontosságú koncepció az egykristály növekedésében. Egy adott pillanatban a kemence minden pontjának meghatározott hőmérséklete van. Ha a termikus mező összes pontját összekapcsoljuk, amelyeknek ugyanaz a hőmérséklete, akkor egy izoterm felületként ismert térbeli görbét kapunk. Ezen izoterm felületek közül az egyik különösen jelentős: a szilárd-folyadék határfelület.

A szilárd-folyadék határfelület az a határ, ahol a kristály szilárd fázisa találkozik az olvadék folyékony fázisával. Ezen a határfelületen történik a kristálynövekedés, mivel a kristály ezen a határon képződik a folyékony fázisból.

Hőmérséklet gradiensek egykristálynövekedésben

Az egykristályos szilícium növekedése során ahőmezőmagában foglalja a szilárd és folyékony fázisokat is, amelyek mindegyike eltérő hőmérsékleti gradienssel rendelkezik:

A kristályban:

Hosszanti hőmérsékleti gradiens: A kristály hossza mentén fellépő hőmérséklet-különbségre utal.

Radiális hőmérsékleti gradiens: A kristály sugara közötti hőmérséklet-különbségre utal.

Az olvadásban:

Hosszanti hőmérsékleti gradiens: Az olvadék magassága mentén a hőmérséklet-különbségre utal.

Radiális hőmérsékleti gradiens: Az olvadék sugara közötti hőmérséklet-különbségre utal.

Ezek a gradiensek két különböző hőmérséklet-eloszlást képviselnek, de a kristályosodási állapot meghatározásához a legkritikusabb a szilárd-folyadék határfelület hőmérsékleti gradiense.

Radiális hőmérsékleti gradiens a kristályban: A hosszanti és keresztirányú hővezetés, a felületi sugárzás, valamint a kristály hőmezőn belüli helyzete határozza meg. Általában a hőmérséklet magasabb a kristály közepén és alacsonyabb a szélein.

Radiális hőmérséklet gradiens az olvadékban: Elsősorban a környező fűtőtestek befolyásolják, a középpont hidegebb, a hőmérséklet pedig a tégely felé emelkedik. Az olvadékban a radiális hőmérséklet gradiens mindig pozitív.

A hőmező optimalizálása

A jól megtervezett hőtér hőmérséklet-eloszlásnak a következő feltételeknek kell megfelelnie:

Megfelelő hosszirányú hőmérsékleti gradiens a kristályban: Elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy a kristály elegendő hőelvezető képességgel rendelkezzen ahhoz, hogy elvigye a kristályosodás látens hőjét. Azonban nem lehet túl nagy, mert ez akadályozhatja a kristálynövekedést.

Jelentős hosszirányú hőmérsékleti gradiens az olvadékban: Biztosítja, hogy ne képződjenek új kristálymagok az olvadékban. Ha azonban túl nagy, diszlokációk léphetnek fel, ami kristályhibákhoz vezethet.

Megfelelő hosszirányú hőmérsékleti gradiens a kristályosítási felületen: elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy megteremtse a szükséges túlhűtést, elegendő növekedési ösztönzést biztosítva az egykristály számára. A szerkezeti hibák elkerülése érdekében azonban nem lehet túl nagy. Eközben a sugárirányú hőmérsékleti gradiensnek a lehető legkisebbnek kell lennie, hogy fenntartsa a lapos kristályosodási határfelületet.

A Semicorex kiváló minőséget kínálalkatrészek a termikus térbena félvezetőipar számára Ha kérdése van, vagy további részletekre van szüksége, kérjük, forduljon hozzánk bizalommal.

Telefonszám: +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com