สนามความร้อนคืออะไร?

ในด้านของการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยวการกระจายอุณหภูมิภายในเตาเติบโตคริสตัลมีบทบาทสำคัญ การกระจายอุณหภูมินี้ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าสนามความร้อน เป็นปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อคุณภาพและคุณลักษณะของคริสตัลที่กำลังเติบโต ที่สนามความร้อนสามารถแบ่งได้เป็นสองประเภท: คงที่และไดนามิก

สนามความร้อนแบบคงที่และไดนามิก

สนามความร้อนคงที่หมายถึงการกระจายอุณหภูมิที่ค่อนข้างคงที่ภายในระบบทำความร้อนในระหว่างการเผา ความเสถียรนี้จะคงอยู่เมื่ออุณหภูมิภายในเตาเผายังคงสม่ำเสมอเมื่อเวลาผ่านไป อย่างไรก็ตาม ในระหว่างกระบวนการจริงของการเติบโตของผลึกเดี่ยว สนามความร้อนอยู่ไกลจากความคงที่ มันเป็นแบบไดนามิก

สนามความร้อนแบบไดนามิกมีลักษณะเฉพาะโดยการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องของการกระจายอุณหภูมิภายในเตาเผา การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดจากปัจจัยหลายประการ:

การเปลี่ยนสถานะ: เมื่อวัสดุเปลี่ยนจากสถานะของเหลวเป็นสถานะของแข็ง ความร้อนแฝงจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งส่งผลต่อการกระจายอุณหภูมิภายในเตาเผา

การยืดตัวของคริสตัล: เมื่อคริสตัลยาวขึ้น พื้นผิวของการหลอมละลายจะลดลง การเปลี่ยนแปลงพลวัตทางความร้อนภายในระบบ

การถ่ายเทความร้อน: รูปแบบการถ่ายเทความร้อน รวมถึงการนำและการแผ่รังสี จะมีวิวัฒนาการตลอดกระบวนการ ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสนามความร้อนมากขึ้น

เนื่องจากปัจจัยเหล่านี้ สนามความร้อนแบบไดนามิกจึงเป็นลักษณะที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาของการเติบโตของผลึกเดี่ยว ซึ่งต้องมีการตรวจสอบและควบคุมอย่างระมัดระวัง

อินเทอร์เฟซของแข็ง-ของเหลว

ส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลวเป็นอีกแนวคิดที่สำคัญในการเติบโตของผลึกเดี่ยว ในช่วงเวลาใดก็ตาม ทุกจุดภายในเตาหลอมจะมีอุณหภูมิเฉพาะเจาะจง หากเราเชื่อมต่อจุดทั้งหมดภายในสนามความร้อนที่มีอุณหภูมิเท่ากัน เราจะได้เส้นโค้งเชิงพื้นที่ที่เรียกว่าพื้นผิวไอโซเทอร์มอล ในบรรดาพื้นผิวอุณหภูมิคงที่เหล่านี้ มีสิ่งหนึ่งที่มีความสำคัญเป็นพิเศษ นั่นคือ ส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลว

ส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลวคือขอบเขตที่เฟสของแข็งของคริสตัลมาบรรจบกับเฟสของเหลวของการหลอมละลาย ส่วนต่อประสานนี้เป็นจุดที่การเติบโตของคริสตัลเกิดขึ้น เนื่องจากคริสตัลก่อตัวจากเฟสของเหลวที่ขอบเขตนี้

การไล่ระดับอุณหภูมิในการเติบโตของผลึกเดี่ยว

ในระหว่างการเติบโตของซิลิคอนผลึกเดี่ยวสนามความร้อนครอบคลุมทั้งเฟสของแข็งและของเหลว โดยแต่ละเฟสมีการไล่ระดับอุณหภูมิที่แตกต่างกัน:

ในคริสตัล:

การไล่ระดับอุณหภูมิตามยาว: หมายถึงความแตกต่างของอุณหภูมิตามความยาวของคริสตัล

การไล่ระดับอุณหภูมิในแนวรัศมี: หมายถึงความแตกต่างของอุณหภูมิตลอดรัศมีของคริสตัล

ในการละลาย:

การไล่ระดับอุณหภูมิตามยาว: หมายถึงความแตกต่างของอุณหภูมิตามความสูงของการหลอมละลาย

การไล่ระดับอุณหภูมิในแนวรัศมี: หมายถึงความแตกต่างของอุณหภูมิตลอดรัศมีของการหลอมละลาย

การไล่ระดับสีเหล่านี้แสดงถึงการกระจายอุณหภูมิที่แตกต่างกันสองแบบ แต่สิ่งที่สำคัญที่สุดในการกำหนดสถานะการตกผลึกคือการไล่ระดับอุณหภูมิที่ส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลว

การไล่ระดับอุณหภูมิแนวรัศมีในคริสตัล: พิจารณาจากการนำความร้อนตามยาวและตามขวาง การแผ่รังสีที่พื้นผิว และตำแหน่งของคริสตัลภายในสนามความร้อน โดยทั่วไปอุณหภูมิจะสูงขึ้นที่ตรงกลางและต่ำกว่าที่ขอบคริสตัล

การไล่ระดับของอุณหภูมิแนวรัศมีในการหลอมเหลว: ส่วนใหญ่ได้รับอิทธิพลจากเครื่องทำความร้อนที่อยู่รอบๆ โดยที่ศูนย์กลางจะเย็นลงและอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นไปทางถ้วยใส่ตัวอย่าง การไล่ระดับของอุณหภูมิแนวรัศมีในการหลอมเหลวจะเป็นค่าบวกเสมอ

การเพิ่มประสิทธิภาพสนามความร้อน

การกระจายอุณหภูมิสนามความร้อนที่ออกแบบอย่างดีควรเป็นไปตามเงื่อนไขต่อไปนี้:

การไล่ระดับอุณหภูมิตามยาวที่เพียงพอในคริสตัล: จะต้องมีขนาดใหญ่เพียงพอเพื่อให้แน่ใจว่าคริสตัลมีความสามารถในการกระจายความร้อนเพียงพอที่จะนำความร้อนแฝงของการตกผลึกออกไป อย่างไรก็ตาม ไม่ควรใหญ่เกินไป เนื่องจากอาจขัดขวางการเติบโตของผลึกได้

การไล่ระดับอุณหภูมิตามยาวที่สำคัญในการหลอมละลาย: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีนิวเคลียสของผลึกใหม่เกิดขึ้นภายในการหลอมละลาย อย่างไรก็ตาม หากมีขนาดใหญ่เกินไป อาจเกิดความคลาดเคลื่อน นำไปสู่ข้อบกพร่องของคริสตัล

การไล่ระดับอุณหภูมิตามยาวที่เหมาะสมที่ส่วนต่อประสานการตกผลึก: ควรมีขนาดใหญ่พอที่จะสร้างความเย็นยิ่งยวดที่จำเป็น โดยให้แรงผลักดันการเติบโตที่เพียงพอสำหรับผลึกเดี่ยว แต่ต้องไม่ใหญ่เกินไปเพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องทางโครงสร้าง ในขณะเดียวกัน การไล่ระดับอุณหภูมิในแนวรัศมีควรมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อรักษาส่วนต่อประสานการตกผลึกแบบแบน

Semicorex นำเสนอคุณภาพสูงชิ้นส่วนในสนามความร้อนสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ หากคุณมีข้อสงสัยหรือต้องการรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเรา

โทรศัพท์ติดต่อ # +86-13567891907

อีเมล์: sales@semicorex.com