Care este gradientul de temperatură în câmpul termic?

Câmpul termic de creștere a unui singur cristal este distribuția spațială a temperaturii în cuptorul de înaltă temperatură în timpul procesului de creștere a unui singur cristal, care afectează în mod direct calitatea, rata de creștere și rata de formare a cristalului a unui singur cristal. Câmpul termic poate fi împărțit în tipuri staționare și tranzitorii. Câmpul termic în stare staționară este mediul termic cu o distribuție relativă a temperaturii, în timp ce câmpul termic tranzitoriu prezintă temperatura cuptorului în continuă schimbare.

În timpul creșterii unui singur cristal, transformarea de fază (fază lichidă în fază solidă) are loc continuu, eliberând căldură latentă de solidificare. În același timp, pe măsură ce cristalul este tras din ce în ce mai mult, suprafața de topire scade continuu, iar conducția căldurii, radiația și alte condiții se schimbă. Prin urmare, câmpul termic este variabil, ceea ce este denumit câmp termic dinamic.

---

Interfața solid-lichid

La un moment dat, fiecare punct din cuptor are o anumită temperatură. Dacă conectăm toate punctele din câmpul de temperatură cu aceeași temperatură, se obține o suprafață spațială. Pe această suprafață spațială, temperatura este aceeași peste tot, ceea ce o numim suprafață izotermă. Printre familia suprafețelor izoterme din cuptorul cu un singur cristal, există o suprafață izotermă foarte specială, care servește drept graniță între faza solidă și faza lichidă, de aceea este cunoscută și ca interfață solid-lichid. Cristalele cresc din această interfață solid-lichid.

---

Gradientul de temperatură

Gradientul de temperatură se referă la rata de schimbare a temperaturii de la temperatura unui punct A din câmpul termic la temperatura unui punct adiacent B din jurul acestuia, adică rata de schimbare a temperaturii pe unitate de distanță.

În timpul creșterii siliciului monocristalin, există două forme (solid și topit) în câmpul termic și, prin urmare, două tipuri de gradienți de temperatură:

1. Gradientul de temperatură longitudinal și gradientul radial de temperatură în cristal.

2. Gradientul de temperatură longitudinal și gradientul radial de temperatură în topitură.

Acestea sunt două distribuții de temperatură complet diferite, dar gradientul de temperatură la interfața solid-lichid are cel mai mare impact asupra stării de cristalizare. Gradientul radial de temperatură al cristalului este determinat de conducția termică longitudinală și transversală a cristalului, radiația de suprafață și poziția sa în câmpul termic. În general, temperatura este mai mare în centru și mai scăzută la marginea cristalului. Gradientul radial de temperatură al topiturii este determinat în principal de încălzitoarele din jurul creuzetului, astfel încât temperatura este mai mică în centru și mai mare în apropierea creuzetului, iar gradientul radial de temperatură este întotdeauna o valoare pozitivă.

---

Cerințe pentru distribuția corectă a temperaturii câmpului termic

1. Gradientul de temperatură longitudinal din cristal ar trebui să fie suficient de mare, dar nu excesiv, pentru a se asigura că cristalul are o capacitate suficientă de disipare a căldurii în timpul creșterii pentru a elimina căldura latentă de cristalizare.

2. Gradientul longitudinal de temperatură în topitură ar trebui să fie relativ mare pentru a preveni formarea de noi nuclee de cristal în topitură; totuși, un gradient excesiv de mare este probabil să provoace luxații și să ducă la spargerea cristalului.

3. Gradientul longitudinal de temperatură la interfața de cristalizare ar trebui să fie suficient de mare pentru a forma gradul de suprarăcire necesar, oferind suficientă forță motrice pentru creșterea unui singur cristal. Nu ar trebui să fie prea mare, altfel vor apărea defecte structurale. Între timp, gradientul radial de temperatură ar trebui să fie cât mai mic posibil pentru a face ca interfața de cristalizare să tindă să fie plată.

Configurația și selecția componentelor sistemului de câmp termic determină în mare măsură variația gradientului de temperatură în interiorul cuptorului de înaltă temperatură. Semicorex furnizează produse de înaltă calitateÎncălzitoare compozite C/C, Tuburi de ghidare compozite C/C, Crezet compozit C/Cs șiCilindri termoizolant compozit C/Cpentru clienții noștri valoroși, ajutând la construirea unui sistem de câmp termic monocristal bine performant și operat stabil pentru a obține o calitate optimă a creșterii cristalului și eficiența producției.