Odtygielsłuży jako pojemnik, a wewnątrz panuje konwekcja, w miarę wzrostu rozmiaru generowanego monokryształu konwekcja ciepła i jednorodność gradientu temperatury stają się trudniejsze do kontrolowania. Dodając pole magnetyczne, aby przewodzący stop działał na siłę Lorentza, konwekcję można spowolnić lub nawet wyeliminować, uzyskując wysokiej jakości monokrystaliczny krzem.
W zależności od rodzaju pola magnetycznego można je podzielić na poziome pole magnetyczne, pionowe pole magnetyczne i pole magnetyczne CUSP:
Pionowe pole magnetyczne nie może wyeliminować głównej konwekcji ze względów konstrukcyjnych i jest rzadko stosowane.
Kierunek składowej pola magnetycznego poziomego pola magnetycznego jest prostopadły do głównej konwekcji ciepła i częściowej wymuszonej konwekcji ściany tygla, co może skutecznie hamować ruch, utrzymywać płaskość granicy wzrostu i zmniejszać paski wzrostu.
Pole magnetyczne CUSP charakteryzuje się bardziej równomiernym przepływem i przenoszeniem ciepła stopu ze względu na swoją symetrię, dlatego badania nad polami pionowymi i CUSP idą ramię w ramię.
W Chinach Politechnika w Xi'an przeprowadziła wcześniej eksperymenty w zakresie produkcji i wyciągania kryształów monokryształów krzemu przy użyciu pól magnetycznych. Jej głównymi produktami są popularne typy 6-8 cali, przeznaczone na rynek płytek krzemowych do ogniw fotowoltaicznych. W innych krajach, takich jak KAYEX w Stanach Zjednoczonych i CGS w Niemczech, ich głównymi produktami są 8-16 cali, które nadają się do monokrystalicznych prętów krzemowych na poziomie układów scalonych i półprzewodników o bardzo dużej skali. Mają monopol w dziedzinie pól magnetycznych do wzrostu wysokiej jakości monokryształów o dużej średnicy i są najbardziej reprezentatywne.
Rozkład pola magnetycznego w obszarze tygla systemu wzrostu monokryształów jest najbardziej krytyczną częścią magnesu, obejmującą siłę i jednorodność pola magnetycznego na krawędzi tygla, w środku tygla oraz odpowiednie odległość pod powierzchnią cieczy. Całkowite poziome i jednolite poprzeczne pole magnetyczne, linie siły magnetycznej są prostopadłe do osi wzrostu kryształów. Zgodnie z efektem magnetycznym i prawem Ampera cewka znajduje się najbliżej krawędzi tygla, a natężenie pola jest największe. Wraz ze wzrostem odległości wzrasta opór magnetyczny powietrza, natężenie pola stopniowo maleje i jest najmniejsze w środku.
Rola nadprzewodzącego pola magnetycznego
Hamowanie konwekcji cieplnej: W przypadku braku zewnętrznego pola magnetycznego, stopiony krzem podczas ogrzewania będzie wytwarzał naturalną konwekcję, co może prowadzić do nierównomiernego rozmieszczenia zanieczyszczeń i powstawania defektów kryształów. Zewnętrzne pole magnetyczne może tłumić tę konwekcję, dzięki czemu rozkład temperatury wewnątrz stopu jest bardziej równomierny i zmniejsza się nierównomierny rozkład zanieczyszczeń.
Kontrolowanie tempa wzrostu kryształów: Pole magnetyczne może wpływać na szybkość i kierunek wzrostu kryształów. Dzięki precyzyjnej kontroli siły i rozkładu pola magnetycznego można zoptymalizować proces wzrostu kryształów oraz poprawić integralność i jednorodność kryształu. Podczas wzrostu monokrystalicznego krzemu tlen przedostaje się do stopionego krzemu głównie poprzez względny ruch stopu i tygla. Pole magnetyczne zmniejsza ryzyko kontaktu tlenu ze stopionym krzemem poprzez zmniejszenie konwekcji stopionego materiału, zmniejszając w ten sposób rozpuszczanie tlenu. W niektórych przypadkach zewnętrzne pole magnetyczne może zmienić warunki termodynamiczne stopu, na przykład poprzez zmianę napięcia powierzchniowego stopu, co może pomóc w ulatnianiu się tlenu, zmniejszając w ten sposób zawartość tlenu w stopie.
Zmniejsz rozpuszczanie tlenu i innych zanieczyszczeń: Tlen jest jednym z najczęstszych zanieczyszczeń występujących we wzroście kryształów krzemu, co powoduje pogorszenie jakości kryształu. Pole magnetyczne może zmniejszyć zawartość tlenu w stopie, zmniejszając w ten sposób rozpuszczanie tlenu w krysztale i poprawiając czystość kryształu.
Popraw wewnętrzną strukturę kryształu: Pole magnetyczne może wpływać na strukturę defektów wewnątrz kryształu, taką jak dyslokacje i granice ziaren. Zmniejszając liczbę tych defektów i wpływając na ich rozkład, można poprawić ogólną jakość kryształu.
Poprawa właściwości elektrycznych kryształów: Ponieważ pola magnetyczne mają znaczący wpływ na mikrostrukturę podczas wzrostu kryształów, mogą poprawić właściwości elektryczne kryształów, takie jak rezystywność i czas życia nośnika, które są kluczowe w produkcji wysokowydajnych urządzeń półprzewodnikowych.
Zapraszamy wszystkich klientów z całego świata do odwiedzenia nas w celu dalszej dyskusji!
https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/
Czas publikacji: 24 lipca 2024 r