Độ dốc nhiệt độ trong trường nhiệt là gì?

Trường nhiệt tăng trưởng đơn tinh thể là sự phân bố nhiệt độ theo không gian trong lò nhiệt độ cao trong quá trình tăng trưởng đơn tinh thể, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng, tốc độ tăng trưởng và tốc độ hình thành tinh thể của đơn tinh thể. Trường nhiệt có thể được chia thành loại trạng thái ổn định và loại tạm thời. Trường nhiệt ở trạng thái ổn định là môi trường nhiệt có sự phân bố nhiệt độ tương đối, trong khi trường nhiệt nhất thời thể hiện nhiệt độ lò thay đổi liên tục.

Trong quá trình phát triển đơn tinh thể, sự biến đổi pha (pha lỏng sang pha rắn) xảy ra liên tục, giải phóng nhiệt ẩn đông đặc. Đồng thời, khi tinh thể được kéo ngày càng dài hơn, bề mặt tan chảy liên tục giảm xuống và sự dẫn nhiệt, bức xạ và các điều kiện khác đang thay đổi. Do đó, trường nhiệt có thể thay đổi, được gọi là trường nhiệt động.

---

Giao diện rắn-lỏng

Tại một thời điểm nhất định, mọi điểm trong lò đều có nhiệt độ nhất định. Nếu chúng ta kết nối tất cả các điểm trong trường nhiệt độ với cùng một nhiệt độ thì sẽ thu được một bề mặt không gian. Trên bề mặt không gian này, nhiệt độ ở mọi nơi đều như nhau, chúng ta gọi là bề mặt đẳng nhiệt. Trong số các bề mặt đẳng nhiệt trong lò đơn tinh thể, có một bề mặt đẳng nhiệt rất đặc biệt đóng vai trò là ranh giới giữa pha rắn và pha lỏng, do đó nó còn được gọi là bề mặt rắn-lỏng. Tinh thể phát triển từ giao diện rắn-lỏng này.

---

Độ dốc nhiệt độ

Độ dốc nhiệt độ đề cập đến tốc độ thay đổi nhiệt độ từ nhiệt độ của điểm A trong trường nhiệt đến nhiệt độ của điểm B liền kề xung quanh nó, tức là tốc độ thay đổi nhiệt độ trên một đơn vị khoảng cách.

Trong quá trình phát triển silicon đơn tinh thể, có hai dạng (rắn và nóng chảy) trong trường nhiệt, và do đó có hai loại gradient nhiệt độ:

1. Độ dốc nhiệt độ theo chiều dọc và độ dốc nhiệt độ xuyên tâm trong tinh thể.

2. Độ dốc nhiệt độ theo chiều dọc và độ dốc nhiệt độ xuyên tâm trong quá trình tan chảy.

Đây là hai sự phân bố nhiệt độ hoàn toàn khác nhau, nhưng gradient nhiệt độ ở bề mặt phân cách rắn-lỏng có tác động lớn nhất đến trạng thái kết tinh. Độ dốc nhiệt độ xuyên tâm của tinh thể được xác định bởi sự dẫn nhiệt theo chiều dọc và ngang của tinh thể, bức xạ bề mặt và vị trí của nó trong trường nhiệt. Nói chung, nhiệt độ cao hơn ở trung tâm và thấp hơn ở rìa tinh thể. Độ dốc nhiệt độ xuyên tâm của sự tan chảy chủ yếu được xác định bởi các bộ gia nhiệt xung quanh nồi nấu kim loại, do đó nhiệt độ thấp hơn ở trung tâm và cao hơn ở gần nồi nấu kim loại, và độ dốc nhiệt độ xuyên tâm luôn là giá trị dương.

---

Yêu cầu để phân phối nhiệt độ trường nhiệt thích hợp

1. Độ dốc nhiệt độ theo chiều dọc trong tinh thể phải đủ lớn nhưng không quá lớn để đảm bảo rằng tinh thể có đủ khả năng tản nhiệt trong quá trình phát triển để loại bỏ nhiệt ẩn kết tinh.

2. Độ dốc nhiệt độ theo chiều dọc trong quá trình tan chảy phải tương đối lớn để ngăn chặn sự hình thành hạt nhân tinh thể mới trong quá trình tan chảy; tuy nhiên, gradient quá lớn có thể gây ra sai lệch và dẫn đến vỡ tinh thể.

3. Độ dốc nhiệt độ theo chiều dọc ở bề mặt kết tinh phải lớn thích hợp để tạo thành mức độ siêu lạnh cần thiết, cung cấp đủ động lực cho sự phát triển của đơn tinh thể. Nó không được quá lớn, nếu không sẽ xảy ra các khiếm khuyết về cấu trúc. Trong khi đó, gradient nhiệt độ xuyên tâm phải càng nhỏ càng tốt để làm cho bề mặt kết tinh có xu hướng phẳng.

Việc lựa chọn cấu hình và thành phần của hệ thống trường nhiệt quyết định phần lớn sự thay đổi của gradient nhiệt độ bên trong lò nhiệt độ cao. Semicorex cung cấp sản phẩm cao cấpMáy sưởi hỗn hợp C/C, Ống dẫn hướng composite C/C, Nồi nấu kim loại hỗn hợp C/CcátXi lanh cách nhiệt composite C/Ccho các khách hàng quý giá của chúng tôi, giúp xây dựng hệ thống trường nhiệt đơn tinh thể hoạt động tốt và ổn định để đạt được chất lượng phát triển tinh thể và hiệu quả sản xuất tối ưu.