Koskaupokaskäytetään säiliönä ja sen sisällä on konvektiota, koska syntyvän yksittäiskiteen koko kasvaa, lämmön konvektiota ja lämpötilagradientin tasaisuutta on vaikeampi hallita. Lisäämällä magneettikenttää saadakseen johtavan sulan vaikuttamaan Lorentzin voimaan, konvektiota voidaan hidastaa tai jopa eliminoida korkealaatuisen yksikiteisen piin tuottamiseksi.
Magneettikentän tyypin mukaan se voidaan jakaa vaakasuuntaiseen magneettikenttään, pystysuuntaiseen magneettikenttään ja CUSP-magneettikenttään:
Pystysuuntainen magneettikenttä ei pysty poistamaan pääkonvektiota rakenteellisista syistä ja sitä käytetään harvoin.
Vaakasuuntaisen magneettikentän magneettikenttäkomponentin suunta on kohtisuorassa upokkaan seinämän päälämmön konvektioon ja osittaiseen pakotettuun konvektioon nähden, mikä voi tehokkaasti estää liikettä, ylläpitää kasvurajapinnan tasaisuutta ja vähentää kasvuraitoja.
CUSP-magneettikentässä sulan virtaus ja lämmönsiirto ovat tasaisempia sen symmetrian ansiosta, joten pysty- ja CUSP-magneettikenttien tutkimus on kulkenut käsi kädessä.
Kiinassa Xi'anin teknillinen yliopisto on aiemmin toteuttanut piin yksittäiskiteiden tuotanto- ja kiteenvetokokeet magneettikentillä. Sen päätuotteet ovat 6-8 tuuman suosittuja tyyppejä, jotka on suunnattu aurinkokennojen piikiekkojen markkinoille. Ulkomailla, kuten KAYEX Yhdysvalloissa ja CGS Saksassa, niiden päätuotteet ovat 8-16 tuumaa, jotka soveltuvat yksikiteisiin piitankoihin erittäin suurien integroitujen piirien ja puolijohteiden tasolla. Heillä on monopoli magneettikenttien alalla halkaisijaltaan suurien korkealaatuisten yksittäiskiteiden kasvattamiseksi ja ne ovat edustavimpia.
Magneettikentän jakautuminen yksikidekasvatusjärjestelmän upokkaan alueella on magneetin kriittisin osa, mukaan lukien magneettikentän voimakkuus ja tasaisuus upokkaan reunassa, upokkaan keskellä ja sopiva etäisyys nesteen pinnan alapuolelle. Yleinen vaakasuora ja tasainen poikittaismagneettikenttä, magneettiset voimalinjat ovat kohtisuorassa kiteen kasvuakseliin nähden. Magneettisen vaikutuksen ja Amperen lain mukaan kela on lähinnä upokkaan reunaa ja kentänvoimakkuus on suurin. Etäisyyden kasvaessa ilman magneettivastus kasvaa, kentänvoimakkuus pienenee vähitellen ja se on pienin keskellä.
Suprajohtavan magneettikentän rooli
Lämpökonvektion estäminen: Ulkoisen magneettikentän puuttuessa sula pii tuottaa luonnollisen konvektion lämmityksen aikana, mikä voi johtaa epätasaisten epäpuhtauksien jakautumiseen ja kidevirheiden muodostumiseen. Ulkoinen magneettikenttä voi tukahduttaa tämän konvektion, mikä tekee sulatteen sisällä olevasta lämpötilan jakautumisesta tasaisemman ja vähentää epätasaista epäpuhtauksien jakautumista.
Kiteen kasvunopeuden säätäminen: Magneettikenttä voi vaikuttaa kiteen kasvun nopeuteen ja suuntaan. Säätämällä tarkasti magneettikentän voimakkuutta ja jakautumista voidaan optimoida kiteen kasvuprosessia ja parantaa kiteen eheyttä ja tasaisuutta. Yksikiteisen piin kasvun aikana happea pääsee piisulaan pääasiassa sulatteen ja upokkaan suhteellisen liikkeen kautta. Magneettikenttä vähentää mahdollisuutta joutua kosketuksiin piisulan kanssa vähentämällä sulatteen konvektiota, mikä vähentää hapen liukenemista. Joissakin tapauksissa ulkoinen magneettikenttä voi muuttaa sulatteen termodynaamisia olosuhteita, esimerkiksi muuttamalla sulatteen pintajännitystä, mikä voi edistää hapen haihtumista ja siten vähentää sulan happipitoisuutta.
Vähennä hapen ja muiden epäpuhtauksien liukenemista: Happi on yksi tavallisista epäpuhtauksista piikiteiden kasvussa, mikä aiheuttaa kiteen laadun heikkenemistä. Magneettikenttä voi vähentää happipitoisuutta sulassa, mikä vähentää hapen liukenemista kiteessä ja parantaa kiteen puhtautta.
Paranna kiteen sisäistä rakennetta: Magneettikenttä voi vaikuttaa kiteen sisällä olevaan vikarakenteeseen, kuten dislokaatioihin ja raerajoihin. Vähentämällä näiden vikojen määrää ja vaikuttamalla niiden jakautumiseen, kiteen yleistä laatua voidaan parantaa.
Kiteiden sähköisten ominaisuuksien parantaminen: Koska magneettikentillä on merkittävä vaikutus mikrorakenteeseen kiteiden kasvun aikana, ne voivat parantaa kiteiden sähköisiä ominaisuuksia, kuten resistiivisyyttä ja kantoaineen käyttöikää, jotka ovat ratkaisevia korkean suorituskyvyn puolijohdelaitteiden valmistuksessa.
Tervetuloa kaikki asiakkaat ympäri maailmaa käymään lisää keskustelua varten!
https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/
Postitusaika: 24.7.2024