Qual è il gradiente di temperatura del campo termico di un singolo forno di cristallo?

Qual è ilcampo termico?

Il campo di temperatura diCrescita a cristallo singoloSi riferisce alla distribuzione spaziale della temperatura in un singolo forno di cristallo, noto anche come campo termico. Durante la calcinazione, la distribuzione della temperatura nel sistema termico è relativamente stabile, che è chiamato campo termico statico. Durante la crescita di un singolo cristallo, il campo termico cambierà, che è chiamato campo termico dinamico.

Quando un singolo cristallo cresce, a causa della trasformazione continua della fase (fase liquida in fase solida), il calore latente della fase solida viene continuamente rilasciato. Allo stesso tempo, il cristallo sta diventando sempre più lungo, il livello di fusione è costantemente scende e la conduzione del calore e le radiazioni stanno cambiando. Pertanto, il campo termico sta cambiando, che è chiamato campo termico dinamico.

Qual è l'interfaccia solido-liquido?

In un certo momento, qualsiasi punto della fornace ha una certa temperatura. Se colleghiamo i punti nello spazio con la stessa temperatura nel campo di temperatura, otterremo una superficie spaziale. Su questa superficie spaziale, la temperatura è uguale ovunque, che chiamiamo una superficie isotermica. Tra le superfici isotermiche nel forno a cristallo singolo, esiste una superficie isotermica molto speciale, che è l'interfaccia tra la fase solida e la fase liquida, quindi è anche chiamata interfaccia solida-liquido. Il cristallo cresce dall'interfaccia solido-liquido.

Cos'è il gradiente di temperatura?

Il gradiente di temperatura si riferisce alla velocità di variazione della temperatura di un punto A nel campo termico alla temperatura di un punto vicino B. cioè, il tasso di variazione della temperatura entro una distanza unitaria.

Quandosilicio a cristallo singolocresce, ci sono due forme di solido e fusione nel campo termico e ci sono anche due tipi di gradienti di temperatura:

▪ Il gradiente di temperatura longitudinale e il gradiente di temperatura radiale nel cristallo.

▪ Il gradiente di temperatura longitudinale e il gradiente di temperatura radiale nel fuso.

▪ Queste sono due distribuzioni di temperatura completamente diverse, ma il gradiente di temperatura all'interfaccia solido-liquido che può influenzare la maggior parte dello stato di cristallizzazione. Il gradiente di temperatura radiale del cristallo è determinato dalla conduzione del calore longitudinale e trasversale del cristallo, dalla radiazione superficiale e dalla nuova posizione nel campo termico. In generale, la temperatura centrale è alta e la temperatura del bordo del cristallo è bassa. Il gradiente di temperatura radiale del fuso è determinato principalmente dai riscaldatori che lo circondano, quindi la temperatura centrale è bassa, la temperatura vicino al crogiolo è elevata e il gradiente di temperatura radiale è sempre positiva.

Una ragionevole distribuzione a temperatura del campo termico deve soddisfare le seguenti condizioni:

▪ Il gradiente di temperatura longitudinale nel cristallo è abbastanza grande, ma non troppo grande, per garantire che vi sia abbastanza capacità di dissipazione del calore durantecrescita cristallinaper togliere il calore latente della cristallizzazione.

▪ Il gradiente di temperatura longitudinale nel fuso è relativamente grande, garantendo che non siano generati nuovi nuclei di cristallo nella fusione. Tuttavia, se è troppo grande, è facile causare lussazioni e rotture.

▪ Il gradiente di temperatura longitudinale nell'interfaccia di cristallizzazione è opportunamente grande, formando così il sottoinvolgente necessario, in modo che il singolo cristallo abbia un sufficiente slancio di crescita. Non dovrebbe essere troppo grande, altrimenti si verificheranno difetti strutturali e il gradiente di temperatura radiale dovrebbe essere il più piccolo possibile per rendere piatta l'interfaccia di cristallizzazione.

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