थर्मल फील्ड क्या है?

के क्षेत्र मेंएकल क्रिस्टल वृद्धिक्रिस्टल ग्रोथ फर्नेस के भीतर तापमान वितरण एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह तापमान वितरण, जिसे आमतौर पर थर्मल क्षेत्र के रूप में जाना जाता है, एक महत्वपूर्ण कारक है जो उगाए जाने वाले क्रिस्टल की गुणवत्ता और विशेषताओं को प्रभावित करता है।तापीय क्षेत्रइसे दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: स्थिर और गतिशील।

स्थैतिक और गतिशील तापीय क्षेत्र

एक स्थैतिक थर्मल क्षेत्र कैल्सीनेशन के दौरान हीटिंग सिस्टम के भीतर अपेक्षाकृत स्थिर तापमान वितरण को संदर्भित करता है। यह स्थिरता तब बनी रहती है जब भट्टी के अंदर का तापमान समय के साथ एक समान बना रहता है। हालाँकि, एकल क्रिस्टल विकास की वास्तविक प्रक्रिया के दौरान, थर्मल क्षेत्र स्थिर से बहुत दूर है; यह गतिशील है.

एक गतिशील तापीय क्षेत्र की विशेषता भट्ठी के भीतर तापमान वितरण में निरंतर परिवर्तन है। ये परिवर्तन कई कारकों से प्रेरित हैं:

चरण परिवर्तन: जैसे ही सामग्री तरल चरण से ठोस चरण में परिवर्तित होती है, गुप्त गर्मी निकलती है, जो भट्ठी के भीतर तापमान वितरण को प्रभावित करती है।

क्रिस्टल बढ़ाव: जैसे-जैसे क्रिस्टल लंबा होता जाता है, पिघल की सतह कम हो जाती है, जिससे सिस्टम के भीतर थर्मल गतिशीलता बदल जाती है।

ऊष्मा स्थानांतरण: चालन और विकिरण सहित ऊष्मा स्थानांतरण के तरीके पूरी प्रक्रिया के दौरान विकसित होते हैं, जो थर्मल क्षेत्र में परिवर्तनों में योगदान करते हैं।

इन कारकों के कारण, गतिशील तापीय क्षेत्र एकल क्रिस्टल विकास का एक निरंतर बदलता पहलू है जिसके लिए सावधानीपूर्वक निगरानी और नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

ठोस-तरल इंटरफ़ेस

एकल क्रिस्टल विकास में ठोस-तरल इंटरफ़ेस एक और महत्वपूर्ण अवधारणा है। किसी भी समय, भट्टी के भीतर प्रत्येक बिंदु का एक विशिष्ट तापमान होता है। यदि हम तापीय क्षेत्र के भीतर समान तापमान साझा करने वाले सभी बिंदुओं को जोड़ते हैं, तो हमें एक स्थानिक वक्र प्राप्त होता है जिसे इज़ोटेर्मल सतह के रूप में जाना जाता है। इन इज़ोटेर्मल सतहों में से एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण है - ठोस-तरल इंटरफ़ेस।

ठोस-तरल इंटरफ़ेस वह सीमा है जहां क्रिस्टल का ठोस चरण पिघल के तरल चरण से मिलता है। यह इंटरफ़ेस वह जगह है जहां क्रिस्टल का विकास होता है, क्योंकि क्रिस्टल इस सीमा पर तरल चरण से बनता है।

एकल क्रिस्टल वृद्धि में तापमान प्रवणता

एकल क्रिस्टल सिलिकॉन विकास के दौरान,तापीय क्षेत्रइसमें ठोस और तरल दोनों चरण शामिल हैं, प्रत्येक में अलग-अलग तापमान प्रवणता होती है:

क्रिस्टल में:

अनुदैर्ध्य तापमान प्रवणता: क्रिस्टल की लंबाई के साथ तापमान के अंतर को संदर्भित करता है।

रेडियल तापमान प्रवणता: क्रिस्टल की त्रिज्या में तापमान के अंतर को संदर्भित करता है।

पिघल में:

अनुदैर्ध्य तापमान प्रवणता: पिघलने की ऊंचाई के साथ तापमान के अंतर को संदर्भित करता है।

रेडियल तापमान प्रवणता: पिघल की त्रिज्या में तापमान के अंतर को संदर्भित करता है।

ये ग्रेडिएंट दो अलग-अलग तापमान वितरणों का प्रतिनिधित्व करते हैं, लेकिन क्रिस्टलीकरण स्थिति निर्धारित करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण ठोस-तरल इंटरफ़ेस पर तापमान ग्रेडिएंट है।

क्रिस्टल में रेडियल तापमान प्रवणता: अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ ताप संचालन, सतह विकिरण और थर्मल क्षेत्र के भीतर क्रिस्टल की स्थिति द्वारा निर्धारित किया जाता है। आम तौर पर, क्रिस्टल के केंद्र में तापमान अधिक और किनारों पर कम होता है।

पिघल में रेडियल तापमान प्रवणता: मुख्य रूप से आसपास के हीटरों से प्रभावित होता है, केंद्र ठंडा होता है और तापमान क्रूसिबल की ओर बढ़ता है। पिघल में रेडियल तापमान प्रवणता हमेशा सकारात्मक होती है।

थर्मल फील्ड का अनुकूलन

एक अच्छी तरह से डिजाइन किए गए थर्मल क्षेत्र तापमान वितरण को निम्नलिखित शर्तों को पूरा करना चाहिए:

क्रिस्टल में पर्याप्त अनुदैर्ध्य तापमान प्रवणता: यह सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त रूप से बड़ा होना चाहिए कि क्रिस्टल में क्रिस्टलीकरण की गुप्त गर्मी को दूर करने के लिए पर्याप्त गर्मी अपव्यय क्षमता हो। हालाँकि, यह अत्यधिक बड़ा नहीं होना चाहिए, क्योंकि इससे क्रिस्टल के विकास में बाधा आ सकती है।

पिघल में पर्याप्त अनुदैर्ध्य तापमान प्रवणता: यह सुनिश्चित करता है कि पिघल के भीतर कोई नया क्रिस्टल नाभिक न बने। हालाँकि, यदि यह बहुत बड़ा है, तो अव्यवस्था हो सकती है, जिससे क्रिस्टल में दोष हो सकता है।

क्रिस्टलीकरण इंटरफ़ेस पर उपयुक्त अनुदैर्ध्य तापमान प्रवणता: यह आवश्यक सुपरकूलिंग बनाने के लिए पर्याप्त बड़ा होना चाहिए, जो एकल क्रिस्टल के लिए पर्याप्त विकास ड्राइव प्रदान करता है। हालाँकि, संरचनात्मक दोषों से बचने के लिए यह बहुत बड़ा नहीं होना चाहिए। इस बीच, एक सपाट क्रिस्टलीकरण इंटरफ़ेस बनाए रखने के लिए रेडियल तापमान प्रवणता यथासंभव छोटी होनी चाहिए।

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