Mis on temperatuurigradient termilises väljas?

Üksikkristallide kasvu termiline väli on temperatuuri ruumiline jaotus kõrgtemperatuurilises ahjus monokristallide kasvuprotsessi ajal, mis mõjutab otseselt monokristallide kvaliteeti, kasvukiirust ja kristallide moodustumise kiirust. Soojusvälja võib jagada püsiseisundiks ja mööduvaks tüübiks. Püsiseisundi soojusväli on suhteliselt temperatuurijaotusega termiline keskkond, samas kui mööduv soojusväli näitab pidevalt muutuvat ahju temperatuuri.

Üksikkristallide kasvu ajal toimub faaside muundumine (vedelast tahkeks faasiks) pidevalt, vabastades tahkestumise latentse soojuse. Samal ajal, kui kristalli tõmmatakse järjest pikemaks, langeb sulamispind pidevalt ning soojusjuhtivus, kiirgus ja muud tingimused muutuvad. Seetõttu on soojusväli muutuv, mida nimetatakse dünaamiliseks soojusväljaks.

---

Tahke-vedeliku liides

Teatud hetkel on ahju igal punktil kindel temperatuur. Kui ühendada kõik temperatuurivälja punktid sama temperatuuriga, saadakse ruumiline pind. Sellel ruumilisel pinnal on kõikjal ühesugune temperatuur, mida me nimetame isotermiliseks pinnaks. Monokristallahju isotermiliste pindade perekonna hulgas on väga eriline isotermiline pind, mis toimib piirina tahke faasi ja vedela faasi vahel, mistõttu seda tuntakse ka tahke-vedeliku liidesena. Sellest tahke-vedeliku liidesest kasvavad kristallid.

---

Temperatuuri gradient

Temperatuurigradient viitab temperatuurimuutuse kiirusele soojusvälja punkti A temperatuurist seda ümbritseva külgneva punkti B temperatuurini, st temperatuuri muutumise kiirust kaugusühiku kohta.

Monokristallilise räni kasvu ajal on soojusväljas kaks vormi (tahke ja sulatatud) ja seega kahte tüüpi temperatuurigradiente:

1. Pikisuunaline temperatuurigradient ja radiaalne temperatuurigradient kristallis.

2. Pikisuunaline temperatuurigradient ja radiaalne temperatuurigradient sulatis.

Need on kaks täiesti erinevat temperatuurijaotust, kuid tahke-vedeliku liidese temperatuurigradient mõjutab kristalliseerumisolekut kõige rohkem. Kristalli radiaalne temperatuurigradient määratakse kristalli piki- ja põikisuunalise soojusjuhtivuse, pinnakiirguse ja selle asukoha järgi soojusväljas. Üldiselt on temperatuur kristalli keskel kõrgem ja servas madalam. Sulatuse radiaalse temperatuurigradiendi määravad peamiselt tiigli ümber olevad soojendid, seega on temperatuur tiigli keskel madalam ja tiigli lähedal kõrgem ning radiaalne temperatuurigradient on alati positiivne.

---

Nõuded soojusvälja õigele temperatuurijaotusele

1. Pikisuunaline temperatuurigradient kristallis peaks olema piisavalt suur, kuid mitte ülemäära suur, et kristallil oleks kasvu ajal piisav soojuseraldusvõime, et eemaldada kristallisatsiooni varjatud kuumus.

2. Pikisuunaline temperatuurigradient sulatis peaks olema suhteliselt suur, et vältida uute kristallituumade teket sulatis; liiga suur gradient põhjustab aga tõenäoliselt nihestusi ja põhjustab kristallide purunemist.

3. Pikisuunaline temperatuurigradient kristallisatsiooniliidesel peaks olema piisavalt suur, et moodustada vajalik ülejahutusaste, pakkudes piisavat liikumapanevat jõudu üksikute kristallide kasvuks. See ei tohiks olla liiga suur, vastasel juhul tekivad struktuurilised vead. Vahepeal peaks radiaalne temperatuurigradient olema võimalikult väike, et kristallisatsiooniliides kipuks olema tasane.

Termovälja süsteemi konfiguratsioon ja komponentide valik määravad suurel määral temperatuurigradiendi kõikumise kõrge temperatuuriga ahju sees. Semicorex tarnib kõrge kvaliteedigaC/C komposiitküttekehad, C/C komposiitjuhttorud, C/C komposiittiigels jaC/C komposiitsoojustussilindridmeie hinnatud klientidele, aidates üles ehitada hästi toimiva ja stabiilselt töötava ühekristallilise termovälja süsteemi, et saavutada optimaalne kristallide kasvu kvaliteet ja tootmise efektiivsus.