Mikä on lämpökenttä?

Alallayksikideen kasvu, lämpötilan jakautumisella kiteen kasvatusuunissa on kriittinen rooli. Tämä lämpötilajakauma, jota yleisesti kutsutaan lämpökentällä, on elintärkeä tekijä, joka vaikuttaa kasvatettavan kiteen laatuun ja ominaisuuksiin. Thelämpökenttävoidaan luokitella kahteen tyyppiin: staattinen ja dynaaminen.

Staattiset ja dynaamiset lämpökentät

Staattinen lämpökenttä viittaa suhteellisen vakaaseen lämpötilan jakautumiseen lämmitysjärjestelmässä kalsinoinnin aikana. Tämä stabiilisuus säilyy, kun lämpötila uunin sisällä pysyy tasaisena ajan kuluessa. Varsinaisen yksikiteisen kasvuprosessin aikana lämpökenttä on kuitenkin kaukana staattisesta; se on dynaaminen.

Dynaamiselle lämpökentälle on tunnusomaista jatkuvat muutokset lämpötilan jakautumisessa uunin sisällä. Nämä muutokset johtuvat useista tekijöistä:

Vaiheenmuutos: Kun materiaali siirtyy nestefaasista kiinteään faasiin, piilevää lämpöä vapautuu, mikä vaikuttaa lämpötilan jakautumiseen uunissa.

Kiteen venymä: Kun kide kasvaa pidemmäksi, sulatteen pinta pienenee, mikä muuttaa järjestelmän lämpödynamiikkaa.

Lämmönsiirto: Lämmönsiirtomuodot, mukaan lukien johtuminen ja säteily, kehittyvät koko prosessin ajan ja myötävaikuttavat edelleen lämpökentän muutoksiin.

Näiden tekijöiden vuoksi dynaaminen lämpökenttä on jatkuvasti muuttuva yksittäisten kiteiden kasvun näkökohta, joka vaatii huolellista seurantaa ja valvontaa.

Kiinteän ja nesteen käyttöliittymä

Kiinteän ja nesteen välinen rajapinta on toinen ratkaiseva konsepti yksikidekasvussa. Jokaisella hetkellä uunin jokaisella pisteellä on tietty lämpötila. Jos yhdistämme kaikki lämpökentän pisteet, joilla on sama lämpötila, saadaan spatiaalinen käyrä, joka tunnetaan isotermisenä pinnana. Näiden isotermisten pintojen joukossa yksi on erityisen merkittävä – kiinteän ja nesteen rajapinta.

Kiinteä-neste-rajapinta on raja, jossa kiteen kiinteä faasi kohtaa sulatteen nestefaasin. Tämä rajapinta on paikka, jossa kiteiden kasvu tapahtuu, kun kide muodostuu nestefaasista tällä rajalla.

Lämpötilagradientit yksittäiskiteiden kasvussa

Yksikiteisen piin kasvun aikanalämpökenttäkattaa sekä kiinteän että nestemäisen faasin, joilla kullakin on erilliset lämpötilagradientit:

Kristallissa:

Pituussuuntainen lämpötilagradientti: Viittaa lämpötilaeroon kiteen pituudella.

Radiaalinen lämpötilagradientti: Viittaa lämpötilaeroon kiteen säteen poikki.

Sulassa:

Pituussuuntainen lämpötilagradientti: Viittaa lämpötilaeroon sulatteen korkeudella.

Radial Temperature Gradient: Viittaa lämpötilaeroon sulatteen säteen poikki.

Nämä gradientit edustavat kahta erilaista lämpötilajakaumaa, mutta kriittisin kiteytystilan määrittämiseksi on lämpötilagradientti kiinteän ja nesteen rajapinnassa.

Radiaalinen lämpötilagradientti kiteessä: Määritetään pituus- ja poikittaislämmönjohtavuuden, pintasäteilyn ja kiteen sijainnin lämpökentässä. Yleensä lämpötila on korkeampi kiteen keskellä ja matalampi reunoilla.

Säteittäinen lämpötilagradientti sulassa: Pääasiassa vaikuttavat ympäröivät lämmittimet, keskipisteen ollessa viileämpi ja lämpötilan noustessa upokkaan kohti. Säteittäinen lämpötilagradientti sulassa on aina positiivinen.

Lämpökentän optimointi

Hyvin suunnitellun lämpökentän lämpötilajakauman tulee täyttää seuraavat ehdot:

Riittävä pituussuuntainen lämpötilagradientti kiteessä: Sen on oltava riittävän suuri varmistaakseen, että kiteellä on tarpeeksi lämmönpoistokykyä kuljettaakseen pois piilevän kiteytyslämmön. Se ei kuitenkaan saa olla liian suuri, koska se voi estää kiteen kasvua.

Huomattava pitkittäinen lämpötilagradientti sulassa: Varmistaa, että sulatteeseen ei muodostu uusia kideytimiä. Jos se on kuitenkin liian suuri, saattaa esiintyä sijoiltaan siirtymiä, jotka johtavat kidevaurioihin.

Asianmukainen pitkittäinen lämpötilagradientti kiteytysrajapinnassa: Sen tulisi olla riittävän suuri luomaan tarvittava alijäähdytys, joka tarjoaa riittävän kasvuvoiman yksittäiskiteelle. Se ei kuitenkaan saa olla liian suuri rakenteellisten vikojen välttämiseksi. Samaan aikaan radiaalisen lämpötilagradientin tulisi olla mahdollisimman pieni tasaisen kiteytysrajapinnan ylläpitämiseksi.

Semicorex tarjoaa korkealaatuistaosat lämpökentässäpuolijohdeteollisuudelle Jos sinulla on kysyttävää tai tarvitset lisätietoja, älä epäröi ottaa meihin yhteyttä.

Puhelinnumero +86-13567891907

Sähköposti: sales@semicorex.com