Termal Alan Nedir?

Alanındatek kristal büyümesikristal büyütme fırını içindeki sıcaklık dağılımı kritik bir rol oynar. Genellikle termal alan olarak adlandırılan bu sıcaklık dağılımı, büyütülen kristalin kalitesini ve özelliklerini etkileyen hayati bir faktördür.termal alanStatik ve dinamik olmak üzere iki türe ayrılabilir.

Statik ve Dinamik Termal Alanlar

Statik termal alan, kalsinasyon sırasında ısıtma sistemi içindeki nispeten kararlı sıcaklık dağılımını ifade eder. Bu stabilite, fırın içindeki sıcaklık zaman içinde tutarlı kaldığında korunur. Ancak tek kristal büyümesinin gerçek süreci sırasında termal alan statik olmaktan uzaktır; dinamiktir.

Dinamik bir termal alan, fırın içindeki sıcaklık dağılımındaki sürekli değişikliklerle karakterize edilir. Bu değişiklikler çeşitli faktörlerden kaynaklanmaktadır:

Faz Dönüşümü: Malzeme sıvı fazdan katı faza geçerken gizli ısı açığa çıkar ve bu da fırın içindeki sıcaklık dağılımını etkiler.

Kristal Uzaması: Kristal uzadıkça eriyiğin yüzeyi azalır ve sistem içindeki termal dinamikler değişir.

Isı Transferi: İletim ve radyasyon da dahil olmak üzere ısı transfer modları süreç boyunca gelişerek termal alandaki değişikliklere daha da katkıda bulunur.

Bu faktörlerden dolayı dinamik termal alan, tek kristal büyümesinin dikkatli izleme ve kontrol gerektiren, sürekli değişen bir yönüdür.

Katı-Sıvı Arayüzü

Katı-sıvı arayüzü, tek kristal büyümesinde bir başka önemli kavramdır. Herhangi bir anda fırının içindeki her noktanın belirli bir sıcaklığı vardır. Termal alan içindeki aynı sıcaklığı paylaşan tüm noktaları birleştirirsek izotermal yüzey olarak bilinen uzaysal bir eğri elde ederiz. Bu izotermal yüzeyler arasında özellikle önemli olan bir tanesi katı-sıvı arayüzüdür.

Katı-sıvı arayüzü, kristalin katı fazının eriyiğin sıvı fazıyla buluştuğu sınırdır. Bu arayüz, kristalin bu sınırda sıvı fazdan oluşması nedeniyle kristal büyümesinin meydana geldiği yerdir.

Tek Kristal Büyümesinde Sıcaklık Değişimleri

Tek kristal silikon büyümesi sırasında,termal alanher biri farklı sıcaklık gradyanlarına sahip hem katı hem de sıvı fazları kapsar:

Kristalde:

Boyuna Sıcaklık Gradyanı: Kristalin uzunluğu boyunca sıcaklık farkını ifade eder.

Radyal Sıcaklık Gradyanı: Kristalin yarıçapı boyunca sıcaklık farkını ifade eder.

Erimede:

Boyuna Sıcaklık Gradyanı: Eriyiğin yüksekliği boyunca sıcaklık farkını ifade eder.

Radyal Sıcaklık Gradyanı: Eriyiğin yarıçapı boyunca sıcaklık farkını ifade eder.

Bu gradyanlar iki farklı sıcaklık dağılımını temsil eder, ancak kristalleşme durumunu belirlemek için en kritik olanı katı-sıvı arayüzündeki sıcaklık gradyanıdır.

Kristaldeki Radyal Sıcaklık Gradyanı: Boyuna ve enine ısı iletimi, yüzey radyasyonu ve kristalin termal alan içindeki konumu ile belirlenir. Genellikle sıcaklık kristalin merkezinde daha yüksek, kenarlarında daha düşüktür.

Eriyikteki Radyal Sıcaklık Değişimi: Öncelikle çevredeki ısıtıcılardan etkilenir; merkez daha soğuktur ve sıcaklık potaya doğru artar. Eriyikteki radyal sıcaklık gradyanı her zaman pozitiftir.

Termal Alanın Optimize Edilmesi

İyi tasarlanmış bir termal alan sıcaklık dağılımı aşağıdaki koşulları karşılamalıdır:

Kristalde Yeterli Boyuna Sıcaklık Değişimi: Kristalin, kristalleşmenin gizli ısısını taşıyacak yeterli ısı dağıtma kapasitesine sahip olmasını sağlamak için yeterince büyük olmalıdır. Ancak kristal büyümesini engelleyebileceğinden aşırı büyük olmamalıdır.

Eriyikte Önemli Boyuna Sıcaklık Değişimi: Eriyik içinde yeni kristal çekirdeği oluşmamasını sağlar. Ancak çok büyük olması durumunda dislokasyonlar meydana gelebilir ve bu da kristal kusurlarına yol açabilir.

Kristalizasyon Arayüzünde Uygun Boyuna Sıcaklık Değişimi: Tek kristal için yeterli büyüme itici gücü sağlayacak şekilde gerekli aşırı soğutmayı yaratacak kadar büyük olmalıdır. Ancak yapısal kusurları önlemek için çok büyük olmamalıdır. Bu arada, düz bir kristalizasyon arayüzünü korumak için radyal sıcaklık gradyanı mümkün olduğu kadar küçük olmalıdır.

Semicorex yüksek kalite sunuyortermal alandaki parçalaryarı iletken endüstrisi için Herhangi bir sorunuz varsa veya ek ayrıntılara ihtiyacınız varsa, lütfen bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.

İletişim telefonu numarası +86-13567891907

E-posta: sales@semicorex.com