¿Cuál es el gradiente de temperatura del campo térmico de un horno monocristalino?

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El campo de temperatura decrecimiento monocristalinoSe refiere a la distribución espacial de la temperatura en un horno monocristalino, también conocido como campo térmico. Durante la calcinación, la distribución de temperatura en el sistema térmico es relativamente estable, lo que se denomina campo térmico estático. Durante el crecimiento de un monocristal, el campo térmico cambiará, lo que se denomina campo térmico dinámico.

Cuando un monocristal crece, debido a la continua transformación de la fase (fase líquida a fase sólida), el calor latente de la fase sólida se libera continuamente. Al mismo tiempo, el cristal se hace cada vez más largo, el nivel de fusión disminuye constantemente y la conducción de calor y la radiación cambian. Por tanto, el campo térmico está cambiando, lo que se denomina campo térmico dinámico.

¿Qué es la interfaz sólido-líquido?

En un momento determinado, cualquier punto del horno tiene una temperatura determinada. Si conectamos los puntos del espacio con la misma temperatura en el campo de temperatura, obtendremos una superficie espacial. En esta superficie espacial, la temperatura es igual en todas partes, lo que llamamos superficie isotérmica. Entre las superficies isotérmicas del horno monocristalino, existe una superficie isotérmica muy especial, que es la interfaz entre la fase sólida y la fase líquida, por lo que también se le llama interfaz sólido-líquido. El cristal crece a partir de la interfaz sólido-líquido.

¿Qué es el gradiente de temperatura?

El gradiente de temperatura se refiere a la tasa de cambio de la temperatura de un punto A en el campo térmico a la temperatura de un punto cercano B. Es decir, la tasa de cambio de temperatura dentro de una unidad de distancia.

Cuandosilicio monocristalinoCrece, hay dos formas de sólido y fundido en el campo térmico, y también hay dos tipos de gradientes de temperatura:

▪ El gradiente de temperatura longitudinal y el gradiente de temperatura radial en el cristal.

▪ El gradiente de temperatura longitudinal y el gradiente de temperatura radial en la masa fundida.

▪ Estas son dos distribuciones de temperatura completamente diferentes, pero el gradiente de temperatura en la interfaz sólido-líquido es el que más puede afectar el estado de cristalización. El gradiente radial de temperatura del cristal está determinado por la conducción de calor longitudinal y transversal del cristal, la radiación superficial y la nueva posición en el campo térmico. En términos generales, la temperatura central es alta y la temperatura de los bordes del cristal es baja. El gradiente de temperatura radial de la masa fundida está determinado principalmente por los calentadores que lo rodean, por lo que la temperatura central es baja, la temperatura cerca del crisol es alta y el gradiente de temperatura radial es siempre positivo.

Una distribución razonable de la temperatura del campo térmico debe cumplir las siguientes condiciones:

▪ El gradiente de temperatura longitudinal en el cristal es lo suficientemente grande, pero no demasiado, para garantizar que haya suficiente capacidad de disipación de calor durantecrecimiento de cristalespara quitar el calor latente de cristalización.

▪ El gradiente de temperatura longitudinal en la masa fundida es relativamente grande, lo que garantiza que no se generen nuevos núcleos cristalinos en la masa fundida. Sin embargo, si es demasiado grande, es fácil que se produzcan dislocaciones y roturas.

▪ El gradiente de temperatura longitudinal en la interfaz de cristalización es suficientemente grande, por lo que se produce el subenfriamiento necesario para que el monocristal tenga suficiente impulso de crecimiento. No debe ser demasiado grande, de lo contrario se producirán defectos estructurales y el gradiente de temperatura radial debe ser lo más pequeño posible para que la interfaz de cristalización sea plana.

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