Какъв е температурният градиент в термичното поле?

Термичното поле на растеж на единичен кристал е пространственото разпределение на температурата във високотемпературната пещ по време на процеса на растеж на единичен кристал, което пряко влияе върху качеството, скоростта на растеж и скоростта на образуване на кристала на единичния кристал. Топлинното поле може да бъде разделено на стационарни и преходни видове. Термичното поле в стационарно състояние е термичната среда с относително разпределение на температурата, докато преходното термично поле показва постоянно променящата се температура на пещта.

По време на растеж на единичен кристал, фазовата трансформация (течна фаза в твърда фаза) се извършва непрекъснато, освобождавайки латентна топлина от втвърдяването. В същото време, тъй като кристалът се издърпва все по-дълго и по-дълго, повърхността на стопилката непрекъснато пада и топлопроводимостта, излъчването и други условия се променят. Следователно термичното поле е променливо, което се нарича динамично термично поле.

---

Интерфейсът твърдо-течност

В определен момент всяка точка в пещта има определена температура. Ако свържем всички точки в температурното поле с една и съща температура, се получава пространствена повърхност. На тази пространствена повърхност температурата е еднаква навсякъде, което наричаме изотермична повърхност. Сред семейството изотермични повърхности в монокристалната пещ има много специална изотермична повърхност, която служи като граница между твърдата фаза и течната фаза, поради което е известна също като интерфейс твърдо-течно. Кристалите растат от този интерфейс твърдо-течно.

---

Температурен градиент

Температурният градиент се отнася до скоростта на промяна на температурата от температурата на точка А в топлинното поле до температурата на съседна точка В около нея, т.е. скоростта на промяна на температурата за единица разстояние.

По време на растежа на монокристален силиций има две форми (твърда и стопена) в термичното поле и следователно два вида температурни градиенти:

1. Надлъжен температурен градиент и радиален температурен градиент в кристала.

2. Надлъжен температурен градиент и радиален температурен градиент в стопилката.

Това са две напълно различни температурни разпределения, но температурният градиент на границата твърдо-течно вещество оказва най-голямо влияние върху състоянието на кристализация. Радиалният температурен градиент на кристала се определя от надлъжната и напречната топлопроводимост на кристала, повърхностното излъчване и неговото положение в топлинното поле. Най-общо казано, температурата е по-висока в центъра и по-ниска по ръба на кристала. Радиалният температурен градиент на стопилката се определя главно от нагревателите около тигела, така че температурата е по-ниска в центъра и по-висока близо до тигела, а радиалният температурен градиент винаги е положителна стойност.

---

Изисквания за правилно разпределение на температурата на термичното поле

1. Надлъжният температурен градиент в кристала трябва да бъде достатъчно голям, но не прекомерно, за да се гарантира, че кристалът има достатъчен капацитет за разсейване на топлината по време на растеж, за да се премахне латентната топлина на кристализацията.

2. Надлъжният температурен градиент в стопилката трябва да бъде относително голям, за да се предотврати образуването на нови кристални ядра в стопилката; Въпреки това, твърде голям градиент е вероятно да причини дислокации и да доведе до счупване на кристала.

3. Надлъжният температурен градиент на границата на кристализация трябва да бъде подходящо голям, за да формира необходимата степен на преохлаждане, осигурявайки достатъчна движеща сила за растеж на единичен кристал. Не трябва да е твърде голям, в противен случай ще се появят структурни дефекти. Междувременно радиалният градиент на температурата трябва да бъде възможно най-малък, за да направи повърхността на кристализация склонна да бъде плоска.

Конфигурацията и изборът на компоненти на системата за термично поле до голяма степен определят изменението на температурния градиент във високотемпературната пещ. Semicorex доставя висок класC/C композитни нагреватели, C/C композитни водещи тръби, C/C композитен тигелs иC/C композитни топлоизолационни цилиндрина нашите уважаеми клиенти, помагайки за изграждането на добре работеща и стабилно работеща монокристална термична полева система за постигане на оптимално качество на растеж на кристали и производствена ефективност.