Apa itu Medan Termal?

Di bidangpertumbuhan kristal tunggal, distribusi suhu dalam tungku pertumbuhan kristal memainkan peran penting. Distribusi suhu ini, yang biasa disebut medan termal, merupakan faktor penting yang mempengaruhi kualitas dan karakteristik kristal yang sedang ditumbuhkan. Itubidang termaldapat dikategorikan menjadi dua jenis: statis dan dinamis.

Bidang Termal Statis dan Dinamis

Medan termal statis mengacu pada distribusi suhu yang relatif stabil dalam sistem pemanas selama kalsinasi. Stabilitas ini dipertahankan bila suhu di dalam tungku tetap konsisten sepanjang waktu. Namun, selama proses pertumbuhan kristal tunggal, medan termal jauh dari statis; itu dinamis.

Medan termal dinamis dicirikan oleh perubahan distribusi suhu yang terus menerus di dalam tungku. Perubahan ini didorong oleh beberapa faktor:

Transformasi Fase: Saat material bertransisi dari fase cair ke fase padat, panas laten dilepaskan, yang berdampak pada distribusi suhu di dalam tungku.

Pemanjangan Kristal: Seiring bertambahnya panjang kristal, permukaan lelehan berkurang, mengubah dinamika termal dalam sistem.

Perpindahan Panas: Cara perpindahan panas, termasuk konduksi dan radiasi, berkembang sepanjang proses, yang selanjutnya berkontribusi terhadap perubahan medan termal.

Karena faktor-faktor ini, medan termal dinamis merupakan aspek pertumbuhan kristal tunggal yang selalu berubah yang memerlukan pemantauan dan pengendalian yang cermat.

Antarmuka Padat-Cair

Antarmuka padat-cair adalah konsep penting lainnya dalam pertumbuhan kristal tunggal. Pada saat tertentu, setiap titik di dalam tungku memiliki suhu tertentu. Jika kita menghubungkan semua titik dalam medan termal yang memiliki suhu yang sama, kita memperoleh kurva spasial yang dikenal sebagai permukaan isotermal. Di antara permukaan isotermal ini, ada satu yang sangat penting—antarmuka padat-cair.

Antarmuka padat-cair adalah batas pertemuan fase padat kristal dengan fase cair lelehan. Antarmuka ini adalah tempat terjadinya pertumbuhan kristal, saat kristal terbentuk dari fase cair pada batas ini.

Gradien Suhu dalam Pertumbuhan Kristal Tunggal

Selama pertumbuhan silikon kristal tunggal,bidang termalmeliputi fase padat dan cair, masing-masing dengan gradien suhu berbeda:

Di dalam Kristal:

Gradien Suhu Longitudinal: Mengacu pada perbedaan suhu sepanjang kristal.

Gradien Suhu Radial: Mengacu pada perbedaan suhu melintasi jari-jari kristal.

Dalam Pencairan:

Gradien Suhu Longitudinal: Mengacu pada perbedaan suhu sepanjang ketinggian lelehan.

Gradien Suhu Radial: Mengacu pada perbedaan suhu sepanjang radius lelehan.

Gradien ini mewakili dua distribusi suhu yang berbeda, namun yang paling penting untuk menentukan keadaan kristalisasi adalah gradien suhu pada antarmuka padat-cair.

Gradien Suhu Radial dalam Kristal: Ditentukan oleh konduksi panas memanjang dan melintang, radiasi permukaan, dan posisi kristal dalam medan termal. Umumnya suhu lebih tinggi di bagian tengah dan lebih rendah di tepi kristal.

Gradien Suhu Radial dalam Pelelehan: Terutama dipengaruhi oleh pemanas di sekitarnya, dengan bagian tengah menjadi lebih dingin dan suhu meningkat menuju wadah. Gradien suhu radial dalam lelehan selalu positif.

Mengoptimalkan Bidang Termal

Distribusi temperatur medan termal yang dirancang dengan baik harus memenuhi kondisi berikut:

Gradien Suhu Longitudinal yang Memadai dalam Kristal: Gradien tersebut harus cukup besar untuk memastikan bahwa kristal memiliki kapasitas pembuangan panas yang cukup untuk menghilangkan panas laten kristalisasi. Namun ukurannya tidak boleh terlalu besar, karena dapat menghambat pertumbuhan kristal.

Gradien Suhu Longitudinal yang Besar dalam Lelehan: Memastikan tidak ada inti kristal baru yang terbentuk di dalam lelehan. Namun, jika terlalu besar, dapat terjadi dislokasi yang menyebabkan cacat kristal.

Gradien Suhu Longitudinal yang Sesuai pada Antarmuka Kristalisasi: Gradien tersebut harus cukup besar untuk menciptakan pendinginan super yang diperlukan, memberikan dorongan pertumbuhan yang cukup untuk kristal tunggal. Namun ukurannya tidak boleh terlalu besar untuk menghindari cacat struktural. Sementara itu, gradien suhu radial harus sekecil mungkin untuk mempertahankan antarmuka kristalisasi yang datar.

Semicorex menawarkan kualitas tinggibagian dalam medan termaluntuk industri semikonduktor Jika Anda memiliki pertanyaan atau memerlukan detail tambahan, jangan ragu untuk menghubungi kami.

Hubungi telepon #+86-13567891907

Email: penjualan@semicorex.com