Ποια είναι η διαβάθμιση θερμοκρασίας στο θερμικό πεδίο;

Το θερμικό πεδίο ανάπτυξης μονού κρυστάλλου είναι η χωρική κατανομή της θερμοκρασίας μέσα στον κλίβανο υψηλής θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανάπτυξης μονού κρυστάλλου, η οποία επηρεάζει άμεσα την ποιότητα, τον ρυθμό ανάπτυξης και τον ρυθμό σχηματισμού κρυστάλλων του μονού κρυστάλλου. Το θερμικό πεδίο μπορεί να χωριστεί σε τύπους σταθερής κατάστασης και μεταβατικού τύπου. Το θερμικό πεδίο σταθερής κατάστασης είναι το θερμικό περιβάλλον με σχετικά κατανομή θερμοκρασίας, ενώ το μεταβατικό θερμικό πεδίο παρουσιάζει τη συνεχώς μεταβαλλόμενη θερμοκρασία του κλιβάνου.

Κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης ενός κρυστάλλου, ο μετασχηματισμός φάσης (υγρή φάση σε στερεή φάση) λαμβάνει χώρα συνεχώς, απελευθερώνοντας λανθάνουσα θερμότητα στερεοποίησης. Ταυτόχρονα, καθώς ο κρύσταλλος τραβιέται όλο και περισσότερο, η επιφάνεια του τήγματος πέφτει συνεχώς και η αγωγιμότητα της θερμότητας, η ακτινοβολία και άλλες συνθήκες αλλάζουν. Επομένως, το θερμικό πεδίο είναι μεταβλητό, το οποίο αναφέρεται ως δυναμικό θερμικό πεδίο.

---

Η διεπαφή στερεού-υγρού

Σε μια συγκεκριμένη στιγμή, κάθε σημείο του φούρνου έχει μια συγκεκριμένη θερμοκρασία. Αν συνδέσουμε όλα τα σημεία του πεδίου θερμοκρασίας με την ίδια θερμοκρασία, προκύπτει μια χωρική επιφάνεια. Σε αυτή τη χωρική επιφάνεια, η θερμοκρασία είναι η ίδια παντού, την οποία ονομάζουμε ισοθερμική επιφάνεια. Μεταξύ της οικογένειας των ισοθερμικών επιφανειών στον κλίβανο μονού κρυστάλλου, υπάρχει μια πολύ ειδική ισοθερμική επιφάνεια που χρησιμεύει ως το όριο μεταξύ της στερεάς φάσης και της υγρής φάσης, επομένως είναι επίσης γνωστή ως διεπαφή στερεού-υγρού. Κρύσταλλοι αναπτύσσονται από αυτή τη διεπαφή στερεού-υγρού.

---

Η Διαβάθμιση Θερμοκρασίας

Η διαβάθμιση θερμοκρασίας αναφέρεται στον ρυθμό μεταβολής της θερμοκρασίας από τη θερμοκρασία ενός σημείου Α στο θερμικό πεδίο στη θερμοκρασία ενός γειτονικού σημείου Β γύρω από αυτό, δηλ. τον ρυθμό μεταβολής της θερμοκρασίας ανά μονάδα απόστασης.

Κατά την ανάπτυξη του μονοκρυσταλλικού πυριτίου, υπάρχουν δύο μορφές (στερεό και λιωμένο) στο θερμικό πεδίο, και επομένως δύο τύποι διαβαθμίσεων θερμοκρασίας:

1. Διαμήκης διαβάθμιση θερμοκρασίας και ακτινική κλίση θερμοκρασίας στον κρύσταλλο.

2. Διαμήκης διαβάθμιση θερμοκρασίας και ακτινική κλίση θερμοκρασίας στο τήγμα.

Πρόκειται για δύο εντελώς διαφορετικές κατανομές θερμοκρασίας, αλλά η βαθμίδα θερμοκρασίας στη διεπιφάνεια στερεού-υγρού έχει τη μεγαλύτερη επίδραση στην κατάσταση κρυστάλλωσης. Η ακτινική κλίση θερμοκρασίας του κρυστάλλου καθορίζεται από τη διαμήκη και εγκάρσια αγωγιμότητα θερμότητας του κρυστάλλου, την επιφανειακή ακτινοβολία και τη θέση του στο θερμικό πεδίο. Σε γενικές γραμμές, η θερμοκρασία είναι υψηλότερη στο κέντρο και χαμηλότερη στην άκρη του κρυστάλλου. Η ακτινική διαβάθμιση θερμοκρασίας του τήγματος καθορίζεται κυρίως από τους θερμαντήρες γύρω από το χωνευτήριο, επομένως η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη στο κέντρο και υψηλότερη κοντά στο χωνευτήριο και η ακτινική κλίση θερμοκρασίας είναι πάντα θετική τιμή.

---

Απαιτήσεις για σωστή κατανομή θερμοκρασίας θερμικού πεδίου

1. Η διαμήκης διαβάθμιση θερμοκρασίας στον κρύσταλλο θα πρέπει να είναι αρκετά μεγάλη αλλά όχι υπερβολικά, ώστε να διασφαλίζεται ότι ο κρύσταλλος έχει επαρκή ικανότητα διάχυσης θερμότητας κατά την ανάπτυξη για την αφαίρεση της λανθάνουσας θερμότητας κρυστάλλωσης.

2. Η διαμήκης διαβάθμιση θερμοκρασίας στο τήγμα πρέπει να είναι σχετικά μεγάλη για να αποτρέπεται ο σχηματισμός νέων κρυσταλλικών πυρήνων στο τήγμα. Ωστόσο, μια υπερβολικά μεγάλη κλίση είναι πιθανό να προκαλέσει εξαρθρήματα και να οδηγήσει σε θραύση των κρυστάλλων.

3. Η διαμήκης διαβάθμιση θερμοκρασίας στη διεπιφάνεια κρυστάλλωσης πρέπει να είναι κατάλληλα μεγάλη για να σχηματίσει τον απαραίτητο βαθμό υπερψύξης, παρέχοντας επαρκή κινητήρια δύναμη για την ανάπτυξη μονοκρυστάλλων. Δεν πρέπει να είναι πολύ μεγάλο, διαφορετικά θα εμφανιστούν δομικά ελαττώματα. Εν τω μεταξύ, η ακτινική κλίση θερμοκρασίας θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερη ώστε η διεπαφή κρυστάλλωσης να τείνει να είναι επίπεδη.

Η διαμόρφωση και η επιλογή εξαρτημάτων του συστήματος θερμικού πεδίου καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό τη διακύμανση της διαβάθμισης θερμοκρασίας μέσα στον κλίβανο υψηλής θερμοκρασίας. Η Semicorex παρέχει υψηλής ποιότηταςC/C σύνθετες θερμάστρες, C/C σύνθετοι οδηγοί σωλήνες, C/C σύνθετο χωνευτήριοs καιC/C σύνθετοι θερμομονωτικοί κύλινδροιστους αξιότιμους πελάτες μας, συμβάλλοντας στη δημιουργία του καλοδιατηρημένου και σταθερά λειτουργικού συστήματος μονοκρυστάλλου θερμικού πεδίου για την επίτευξη βέλτιστης ποιότητας ανάπτυξης κρυστάλλων και αποδοτικότητας παραγωγής.