Wat is de temperatuurgradiënt van het thermische veld van een eenkristaloven?

Wat is dethermisch veld?

Het temperatuurveld vangroei van één kristalverwijst naar de ruimtelijke verdeling van de temperatuur in een eenkristaloven, ook wel het thermische veld genoemd. Tijdens het calcineren is de temperatuurverdeling in het thermische systeem relatief stabiel, wat een statisch thermisch veld wordt genoemd. Tijdens de groei van een enkel kristal zal het thermische veld veranderen, wat een dynamisch thermisch veld wordt genoemd.

Wanneer een enkel kristal groeit, als gevolg van de continue transformatie van de fase (vloeibare fase naar vaste fase), komt de latente warmte van de vaste fase continu vrij. Tegelijkertijd wordt het kristal steeds langer, daalt het smeltniveau voortdurend en veranderen de warmtegeleiding en straling. Daarom verandert het thermische veld, wat een dynamisch thermisch veld wordt genoemd.

Wat is het vast-vloeistof grensvlak?

Op een bepaald moment heeft elk punt in de oven een bepaalde temperatuur. Als we de punten in de ruimte met dezelfde temperatuur in het temperatuurveld met elkaar verbinden, krijgen we een ruimtelijk oppervlak. Op dit ruimtelijke oppervlak is de temperatuur overal gelijk, wat we een isotherm oppervlak noemen. Onder de isotherme oppervlakken in de eenkristaloven bevindt zich een heel speciaal isotherm oppervlak, dat het grensvlak vormt tussen de vaste fase en de vloeibare fase, daarom wordt dit ook wel het vast-vloeistofgrensvlak genoemd. Het kristal groeit uit het grensvlak tussen vaste stof en vloeistof.

Wat is temperatuurgradiënt?

De temperatuurgradiënt verwijst naar de snelheid waarmee de temperatuur verandert van een punt A in het thermische veld naar de temperatuur van een nabijgelegen punt B. Dat wil zeggen de snelheid waarmee de temperatuur verandert binnen een eenheidsafstand.

Wanneerenkelkristal siliciumgroeit, zijn er twee vormen van vaste stof en smelten in het thermische veld, en er zijn ook twee soorten temperatuurgradiënten:

▪ De longitudinale temperatuurgradiënt en radiale temperatuurgradiënt in het kristal.

▪ De longitudinale temperatuurgradiënt en radiale temperatuurgradiënt in de smelt.

▪ Dit zijn twee compleet verschillende temperatuurverdelingen, maar de temperatuurgradiënt op het vast-vloeistofgrensvlak heeft de grootste invloed op de kristallisatietoestand. De radiale temperatuurgradiënt van het kristal wordt bepaald door de longitudinale en transversale warmtegeleiding van het kristal, de oppervlaktestraling en de nieuwe positie in het thermische veld. Over het algemeen is de middentemperatuur hoog en de randtemperatuur van het kristal laag. De radiale temperatuurgradiënt van de smelt wordt voornamelijk bepaald door de verwarmingselementen eromheen, dus de middentemperatuur is laag, de temperatuur nabij de smeltkroes is hoog en de radiale temperatuurgradiënt is altijd positief.

Een redelijke temperatuurverdeling van het thermische veld moet aan de volgende voorwaarden voldoen:

▪ De longitudinale temperatuurgradiënt in het kristal is groot genoeg, maar niet te groot, om ervoor te zorgen dat er voldoende warmteafvoercapaciteit is tijdenskristal groeiom de latente kristallisatiewarmte weg te nemen.

▪ De longitudinale temperatuurgradiënt in de smelt is relatief groot, waardoor er geen nieuwe kristalkernen in de smelt ontstaan. Als het echter te groot is, is het gemakkelijk om dislocaties en breuken te veroorzaken.

▪ De longitudinale temperatuurgradiënt op het kristallisatie-grensvlak is voldoende groot, waardoor de noodzakelijke onderkoeling ontstaat, zodat het enkele kristal voldoende groeimomentum heeft. Deze mag niet te groot zijn, anders zullen er structurele defecten optreden, en de radiale temperatuurgradiënt moet zo klein mogelijk zijn om het kristallisatie-grensvlak vlak te maken.

VeTek Semiconductor is een professionele Chinese fabrikant vanSiC-kristalgroei Poreus grafiet, Monokristallijne trekkroes, Trek Silicon Single Crystal Jig, Smeltkroes voor monokristallijn silicium, Tantaalcarbide gecoate buis voor kristalgroei.  VeTek Semiconductor streeft ernaar geavanceerde oplossingen te bieden voor verschillende SiC Wafer-producten voor de halfgeleiderindustrie.

Indien u geïnteresseerd bent in bovenstaande producten, neem dan gerust direct contact met ons op.  

Mob: +86-180 6922 0752

WhatsAPP: +86 180 6922 0752

E-mail: anny@veteksemi.com