Wat is thermisch veld?

Op het gebied vangroei van één kristalspeelt de temperatuurverdeling binnen de kristalgroeioven een cruciale rol. Deze temperatuurverdeling, gewoonlijk het thermische veld genoemd, is een vitale factor die de kwaliteit en kenmerken van het kristal dat wordt gekweekt beïnvloedt. Dethermisch veldkan worden onderverdeeld in twee typen: statisch en dynamisch.

Statische en dynamische thermische velden

Een statisch thermisch veld verwijst naar de relatief stabiele temperatuurverdeling binnen het verwarmingssysteem tijdens het calcineren. Deze stabiliteit blijft behouden als de temperatuur in de oven in de loop van de tijd consistent blijft. Tijdens het feitelijke proces van de groei van één kristal is het thermische veld echter verre van statisch; het is dynamisch.

Een dynamisch thermisch veld wordt gekenmerkt door voortdurende veranderingen in de temperatuurverdeling in de oven. Deze veranderingen worden veroorzaakt door verschillende factoren:

Fasetransformatie: Terwijl het materiaal overgaat van een vloeibare fase naar een vaste fase, komt latente warmte vrij, wat de temperatuurverdeling in de oven beïnvloedt.

Kristalverlenging: Naarmate het kristal langer groeit, neemt het oppervlak van de smelt af, waardoor de thermische dynamiek binnen het systeem verandert.

Warmteoverdracht: De vormen van warmteoverdracht, inclusief geleiding en straling, evolueren gedurende het hele proces en dragen verder bij aan de veranderingen op thermisch gebied.

Vanwege deze factoren is het dynamische thermische veld een steeds veranderend aspect van de groei van één kristal dat zorgvuldige monitoring en controle vereist.

De vaste stof-vloeistof interface

Het vast-vloeistof grensvlak is een ander cruciaal concept bij de groei van één kristal. Op elk gegeven moment heeft elk punt in de oven een specifieke temperatuur. Als we alle punten binnen het thermische veld die dezelfde temperatuur delen met elkaar verbinden, krijgen we een ruimtelijke curve die bekend staat als een isotherm oppervlak. Van deze isotherme oppervlakken is er één bijzonder belangrijk: het grensvlak tussen vaste stoffen en vloeistoffen.

Het vast-vloeistof grensvlak is de grens waar de vaste fase van het kristal de vloeibare fase van de smelt ontmoet. Dit grensvlak is waar de kristalgroei plaatsvindt, aangezien het kristal zich op deze grens uit de vloeibare fase vormt.

Temperatuurgradiënten bij de groei van enkele kristallen

Tijdens de groei van monokristallijn silicium wordt dethermisch veldomvat zowel vaste als vloeibare fasen, elk met verschillende temperatuurgradiënten:

In het kristal:

Longitudinale temperatuurgradiënt: Verwijst naar het temperatuurverschil over de lengte van het kristal.

Radiale temperatuurgradiënt: Verwijst naar het temperatuurverschil over de straal van het kristal.

In de smelt:

Longitudinale temperatuurgradiënt: Verwijst naar het temperatuurverschil langs de hoogte van de smelt.

Radiale temperatuurgradiënt: Verwijst naar het temperatuurverschil over de straal van de smelt.

Deze gradiënten vertegenwoordigen twee verschillende temperatuurverdelingen, maar de meest kritische voor het bepalen van de kristallisatietoestand is de temperatuurgradiënt op het grensvlak tussen vaste stof en vloeistof.

Radiale temperatuurgradiënt in het kristal: bepaald door longitudinale en transversale warmtegeleiding, oppervlaktestraling en de positie van het kristal binnen het thermische veld. Over het algemeen is de temperatuur hoger in het midden en lager aan de randen van het kristal.

Radiale temperatuurgradiënt in de smelt: Wordt voornamelijk beïnvloed door de omringende verwarmingselementen, waarbij het centrum koeler is en de temperatuur stijgt richting de smeltkroes. De radiale temperatuurgradiënt in de smelt is altijd positief.

Het thermische veld optimaliseren

Een goed ontworpen thermische veldtemperatuurverdeling moet aan de volgende voorwaarden voldoen:

Adequate longitudinale temperatuurgradiënt in het kristal: deze moet voldoende groot zijn om ervoor te zorgen dat het kristal voldoende warmtedissipatiecapaciteit heeft om de latente kristallisatiewarmte af te voeren. Het mag echter niet buitensporig groot zijn, omdat dit de kristalgroei zou kunnen belemmeren.

Aanzienlijke longitudinale temperatuurgradiënt in de smelt: Zorgt ervoor dat er zich geen nieuwe kristalkernen vormen in de smelt. Als het echter te groot is, kunnen dislocaties optreden, wat leidt tot kristaldefecten.

Geschikte longitudinale temperatuurgradiënt op het kristallisatiegrensvlak: Deze moet groot genoeg zijn om de noodzakelijke onderkoeling te creëren, waardoor voldoende groeikracht voor het enkele kristal wordt geboden. Het mag echter niet te groot zijn om structurele gebreken te voorkomen. Ondertussen moet de radiale temperatuurgradiënt zo klein mogelijk zijn om een ​​vlak kristallisatiegrensvlak te behouden.

Semicorex biedt hoogwaardige kwaliteitonderdelen op thermisch veldvoor de halfgeleiderindustrie Als u vragen heeft of aanvullende informatie nodig heeft, neem dan gerust contact met ons op.

Neem contact op met telefoonnummer +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com