Quel est le gradient de température du champ thermique d’un four monocristallin ?

Quel est lechamp thermique?

Le champ de température decroissance monocristallinefait référence à la distribution spatiale de la température dans un four monocristallin, également connue sous le nom de champ thermique. Lors de la calcination, la répartition de la température dans le système thermique est relativement stable, c'est ce qu'on appelle un champ thermique statique. Au cours de la croissance d’un monocristal, le champ thermique va changer, appelé champ thermique dynamique.

Lorsqu'un monocristal se développe, en raison de la transformation continue de la phase (phase liquide en phase solide), la chaleur latente de la phase solide est continuellement libérée. Dans le même temps, le cristal devient de plus en plus long, le niveau de fusion diminue constamment et la conduction thermique et le rayonnement changent. Par conséquent, le champ thermique change, ce qu’on appelle un champ thermique dynamique.

Qu'est-ce que l'interface solide-liquide ?

À un certain moment, n’importe quel point du four a une certaine température. Si nous connectons les points de l’espace ayant la même température dans le champ de température, nous obtiendrons une surface spatiale. Sur cette surface spatiale, la température est partout égale, ce que nous appelons une surface isotherme. Parmi les surfaces isothermes du four monocristallin, il existe une surface isotherme très spéciale, qui constitue l'interface entre la phase solide et la phase liquide, elle est donc également appelée interface solide-liquide. Le cristal se développe à partir de l’interface solide-liquide.

Qu’est-ce que le gradient de température ?

Le gradient de température fait référence au taux de changement de la température d'un point A dans le champ thermique par rapport à la température d'un point B voisin. C'est-à-dire le taux de changement de température sur une unité de distance.

Quandsilicium monocristallingrandit, il existe deux formes de solide et de fusion dans le champ thermique, et il existe également deux types de gradients de température :

▪ Le gradient de température longitudinal et le gradient de température radial dans le cristal.

▪ Le gradient de température longitudinal et le gradient de température radial dans la masse fondue.

▪ Il s'agit de deux distributions de température complètement différentes, mais c'est le gradient de température à l'interface solide-liquide qui peut le plus affecter l'état de cristallisation. Le gradient de température radial du cristal est déterminé par la conduction thermique longitudinale et transversale du cristal, le rayonnement de surface et la nouvelle position dans le champ thermique. D’une manière générale, la température centrale est élevée et la température des bords du cristal est basse. Le gradient de température radial de la masse fondue est principalement déterminé par les appareils de chauffage qui l'entourent, de sorte que la température centrale est basse, la température à proximité du creuset est élevée et le gradient de température radial est toujours positif.

Une répartition raisonnable de la température du champ thermique doit répondre aux conditions suivantes :

▪ Le gradient de température longitudinal dans le cristal est suffisamment grand, mais pas trop grand, pour garantir une capacité de dissipation thermique suffisante pendantcroissance cristallinepour éliminer la chaleur latente de cristallisation.

▪ Le gradient de température longitudinal dans la masse fondue est relativement important, ce qui garantit qu'aucun nouveau noyau cristallin n'est généré dans la masse fondue. Cependant, s’il est trop grand, il est facile de provoquer des dislocations et des cassures.

▪ Le gradient de température longitudinal à l'interface de cristallisation est suffisamment grand, formant ainsi le sous-refroidissement nécessaire, de sorte que le monocristal ait une dynamique de croissance suffisante. Il ne doit pas être trop grand, sinon des défauts structurels se produiront et le gradient de température radial doit être aussi petit que possible pour rendre l'interface de cristallisation plate.

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