Trường nhiệt là gì?

Trong lĩnh vựctăng trưởng đơn tinh thể, sự phân bố nhiệt độ trong lò tăng trưởng tinh thể đóng một vai trò quan trọng. Sự phân bố nhiệt độ này, thường được gọi là trường nhiệt, là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng và đặc tính của tinh thể đang được phát triển. cáctrường nhiệtcó thể chia thành hai loại: tĩnh và động.

Trường nhiệt tĩnh và động

Trường nhiệt tĩnh đề cập đến sự phân bố nhiệt độ tương đối ổn định trong hệ thống gia nhiệt trong quá trình nung. Sự ổn định này được duy trì khi nhiệt độ bên trong lò luôn ổn định theo thời gian. Tuy nhiên, trong quá trình phát triển đơn tinh thể thực tế, trường nhiệt không hề tĩnh; nó năng động.

Trường nhiệt động được đặc trưng bởi sự thay đổi liên tục trong phân bố nhiệt độ trong lò. Những thay đổi này được thúc đẩy bởi một số yếu tố:

Chuyển đổi pha: Khi vật liệu chuyển từ pha lỏng sang pha rắn, nhiệt ẩn được giải phóng, tác động đến sự phân bố nhiệt độ trong lò.

Độ giãn dài của tinh thể: Khi tinh thể phát triển lâu hơn, bề mặt nóng chảy giảm xuống, làm thay đổi động lực học nhiệt trong hệ thống.

Truyền nhiệt: Các phương thức truyền nhiệt, bao gồm dẫn nhiệt và bức xạ, phát triển trong suốt quá trình, góp phần hơn nữa vào những thay đổi trong trường nhiệt.

Do những yếu tố này, trường nhiệt động là một khía cạnh luôn thay đổi của sự phát triển đơn tinh thể đòi hỏi phải theo dõi và kiểm soát cẩn thận.

Giao diện rắn-lỏng

Giao diện rắn-lỏng là một khái niệm quan trọng khác trong sự phát triển của tinh thể đơn. Tại bất kỳ thời điểm nào, mọi điểm trong lò đều có nhiệt độ cụ thể. Nếu chúng ta kết nối tất cả các điểm trong trường nhiệt có cùng nhiệt độ, chúng ta sẽ thu được một đường cong không gian được gọi là bề mặt đẳng nhiệt. Trong số các bề mặt đẳng nhiệt này, có một bề mặt đặc biệt quan trọng – bề mặt tiếp xúc rắn-lỏng.

Giao diện rắn-lỏng là ranh giới nơi pha rắn của tinh thể gặp pha lỏng của sự tan chảy. Giao diện này là nơi xảy ra sự phát triển tinh thể, vì tinh thể hình thành từ pha lỏng ở ranh giới này.

Độ dốc nhiệt độ trong tăng trưởng tinh thể đơn

Trong quá trình phát triển silicon đơn tinh thể,trường nhiệtbao gồm cả pha rắn và lỏng, mỗi pha có gradient nhiệt độ riêng biệt:

Trong tinh thể:

Độ dốc nhiệt độ theo chiều dọc: Đề cập đến sự chênh lệch nhiệt độ dọc theo chiều dài của tinh thể.

Độ dốc nhiệt độ xuyên tâm: Đề cập đến sự chênh lệch nhiệt độ trên bán kính của tinh thể.

Trong sự tan chảy:

Độ dốc nhiệt độ theo chiều dọc: Đề cập đến sự chênh lệch nhiệt độ dọc theo chiều cao của sự tan chảy.

Độ dốc nhiệt độ xuyên tâm: Đề cập đến sự chênh lệch nhiệt độ trên bán kính nóng chảy.

Các gradient này đại diện cho hai phân bố nhiệt độ khác nhau, nhưng phân bố quan trọng nhất để xác định trạng thái kết tinh là gradient nhiệt độ ở bề mặt phân cách rắn-lỏng.

Độ dốc nhiệt độ xuyên tâm trong tinh thể: Được xác định bởi sự dẫn nhiệt theo chiều dọc và ngang, bức xạ bề mặt và vị trí của tinh thể trong trường nhiệt. Nói chung, nhiệt độ cao hơn ở trung tâm và thấp hơn ở các cạnh của tinh thể.

Độ dốc nhiệt độ xuyên tâm trong quá trình nóng chảy: Bị ảnh hưởng chủ yếu bởi các bộ gia nhiệt xung quanh, với tâm mát hơn và nhiệt độ tăng dần về phía nồi nấu kim loại. Độ dốc nhiệt độ xuyên tâm trong quá trình tan chảy luôn dương.

Tối ưu hóa trường nhiệt

Sự phân bố nhiệt độ trường nhiệt được thiết kế tốt phải đáp ứng các điều kiện sau:

Độ dốc nhiệt độ theo chiều dọc thích hợp trong tinh thể: Nó phải đủ lớn để đảm bảo rằng tinh thể có đủ khả năng tản nhiệt để mang đi ẩn nhiệt của quá trình kết tinh. Tuy nhiên, nó không nên quá lớn, vì điều này có thể cản trở sự phát triển của tinh thể.

Độ dốc nhiệt độ theo chiều dọc đáng kể trong quá trình tan chảy: Đảm bảo rằng không có hạt nhân tinh thể mới nào hình thành trong quá trình tan chảy. Tuy nhiên, nếu nó quá lớn, sự sai lệch có thể xảy ra, dẫn đến các khuyết tật về tinh thể.

Độ dốc nhiệt độ theo chiều dọc thích hợp tại Giao diện kết tinh: Nó phải đủ lớn để tạo ra quá trình siêu lạnh cần thiết, cung cấp đủ động lực tăng trưởng cho đơn tinh thể. Tuy nhiên, nó không được quá lớn để tránh các khiếm khuyết về cấu trúc. Trong khi đó, gradient nhiệt độ xuyên tâm phải càng nhỏ càng tốt để duy trì bề mặt kết tinh phẳng.

Semicorex cung cấp chất lượng caocác bộ phận trong trường nhiệtcho ngành công nghiệp bán dẫn Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc hoặc cần thêm thông tin chi tiết, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi.

Số điện thoại liên hệ +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com