Mi a hőmérsékleti gradiens a termikus mezőben?

Az egykristály növekedési hőmező a hőmérséklet térbeli eloszlása ​​a magas hőmérsékletű kemencében az egykristály növekedési folyamat során, amely közvetlenül befolyásolja az egykristály minőségét, növekedési sebességét és kristályképződési sebességét. A hőteret steady-state és tranziens típusokra oszthatjuk. A steady-state termikus tér a relatív hőmérséklet-eloszlású termikus környezet, míg a tranziens hőtér a folyamatosan változó kemencehőmérsékletet mutatja.

Az egykristálynövekedés során a fázis átalakulás (folyékony fázisból szilárd fázisba) folyamatosan megy végbe, ami megszilárdulási látens hőt szabadít fel. Ugyanakkor, ahogy a kristályt egyre hosszabbra húzzák, az olvadékfelület folyamatosan csökken, a hővezetési, sugárzási és egyéb feltételek pedig megváltoznak. Ezért a hőtér változó, amit dinamikus hőtérnek nevezünk.

---

A szilárd-folyadék interfész

Egy adott pillanatban a kemence minden pontjának meghatározott hőmérséklete van. Ha a hőmérsékletmező minden pontját azonos hőmérséklettel összekötjük, térbeli felületet kapunk. Ezen a térfelületen a hőmérséklet mindenhol azonos, amit izoterm felületnek nevezünk. Az egykristályos kemencében az izoterm felületek családjában van egy nagyon különleges izoterm felület, amely határként szolgál a szilárd fázis és a folyékony fázis között, ezért ezt szilárd-folyadék határfelületnek is nevezik. A kristályok ebből a szilárd-folyadék határfelületből nőnek ki.

---

A hőmérsékleti gradiens

A hőmérsékleti gradiens a hőmérsékletváltozás sebességét jelenti a termikus térben lévő A pont hőmérséklete és a körülötte lévő szomszédos B pont hőmérséklete között, azaz a hőmérséklet-változás mértéke egységnyi távolságonként.

A monokristályos szilícium növekedése során a termikus térben két forma (szilárd és olvadt) van, és így kétféle hőmérsékleti gradiens:

1. Longitudinális hőmérséklet gradiens és radiális hőmérséklet gradiens a kristályban.

2. Hosszanti hőmérséklet gradiens és radiális hőmérséklet gradiens az olvadékban.

Ez két teljesen különböző hőmérséklet-eloszlás, de a szilárd-folyadék határfelületen a hőmérséklet-gradiens befolyásolja a legnagyobb mértékben a kristályosodási állapotot. A kristály sugárirányú hőmérsékleti gradiensét a kristály hosszanti és keresztirányú hővezetése, felületi sugárzása, valamint a hőtérben elfoglalt helyzete határozza meg. Általánosságban elmondható, hogy a hőmérséklet magasabb a kristály közepén és alacsonyabb a szélén. Az olvadék radiális hőmérsékleti gradiensét elsősorban a tégely körüli melegítők határozzák meg, így a tégely közepén alacsonyabb, a tégely közelében magasabb, a radiális hőmérséklet gradiens pedig mindig pozitív érték.

---

A termikus térhőmérséklet megfelelő eloszlásának követelményei

1. A kristály hosszirányú hőmérsékleti gradiensének kellően nagynak kell lennie, de nem túlzottan annak biztosítására, hogy a kristály elegendő hőelvezető képességgel rendelkezzen a növekedés során a kristályosodási látens hő eltávolításához.

2. Az olvadékban a hosszirányú hőmérsékleti gradiensnek viszonylag nagynak kell lennie, hogy megakadályozzuk az új kristálymagok képződését az olvadékban; a túlzottan nagy gradiens azonban valószínűleg elmozdulást okoz és kristálytörést eredményez.

3. A kristályosodási határfelület hosszirányú hőmérsékleti gradiensének megfelelően nagynak kell lennie ahhoz, hogy a szükséges túlhűtési fokot kialakítsa, elegendő hajtóerőt biztosítva az egykristály növekedéséhez. Nem lehet túl nagy, különben szerkezeti hibák lépnek fel. Eközben a sugárirányú hőmérsékleti gradiensnek a lehető legkisebbnek kell lennie, hogy a kristályosodási határfelület lapos legyen.

A termikus térrendszer konfigurációja és alkatrészeinek kiválasztása nagymértékben meghatározza a hőmérséklet-gradiens változását a magas hőmérsékletű kemencében. A Semicorex kiváló minőségű termékeket szállítC/C kompozit fűtőtestek, C/C kompozit vezetőcsövek, C/C kompozit tégelys ésC/C kompozit hőszigetelő hengerektisztelt ügyfeleinknek, segítve a jól működő és stabilan működő egykristály termikus térrendszer felépítését az optimális kristálynövekedési minőség és termelési hatékonyság elérése érdekében.