لماذا يمكن للفرن البلوري المفرد ذو المجال المغناطيسي تحسين جودة البلورة المفردة

منذبوتقةيتم استخدامه كحاوية ويوجد حمل حراري بالداخل، مع زيادة حجم البلورة المفردة المتولدة، يصبح التحكم في الحمل الحراري وانتظام التدرج الحراري أكثر صعوبة. من خلال إضافة مجال مغناطيسي لجعل الذوبان الموصل يعمل على قوة لورنتز، يمكن إبطاء الحمل الحراري أو حتى إزالته لإنتاج سيليكون بلوري أحادي عالي الجودة.
وفقًا لنوع المجال المغناطيسي، يمكن تقسيمه إلى مجال مغناطيسي أفقي، ومجال مغناطيسي عمودي، ومجال مغناطيسي CUSP:

لا يمكن للمجال المغناطيسي العمودي القضاء على الحمل الحراري الرئيسي لأسباب هيكلية ونادرا ما يستخدم.

يكون اتجاه مكون المجال المغناطيسي للمجال المغناطيسي الأفقي متعامدًا مع الحمل الحراري الرئيسي والحمل القسري الجزئي لجدار البوتقة، والذي يمكن أن يمنع الحركة بشكل فعال، ويحافظ على تسطيح واجهة النمو، ويقلل من خطوط النمو.

يتمتع المجال المغناطيسي لـ CUSP بتدفق أكثر انتظامًا وانتقال حرارة الذوبان بسبب تناظره، لذا فإن الأبحاث المتعلقة بالمجالات المغناطيسية الرأسية والمجالات المغناطيسية لـ CUSP تسير جنبًا إلى جنب.

وفي الصين، نفذت جامعة شيان للتكنولوجيا تجارب إنتاج وسحب البلورات لبلورات السيليكون المفردة باستخدام المجالات المغناطيسية في وقت سابق. منتجاتها الرئيسية هي الأنواع الشائعة من 6 إلى 8 بوصات، والتي تستهدف سوق رقائق السيليكون للخلايا الكهروضوئية الشمسية. في البلدان الأجنبية، مثل KAYEX في الولايات المتحدة وCGS في ألمانيا، منتجاتها الرئيسية هي 8-16 بوصة، وهي مناسبة لقضبان السيليكون أحادية البلورة على مستوى الدوائر المتكاملة وأشباه الموصلات واسعة النطاق للغاية. لديهم احتكار في مجال المجالات المغناطيسية لنمو بلورات مفردة ذات قطر كبير وعالية الجودة وهي الأكثر تمثيلاً.

يعد توزيع المجال المغناطيسي في منطقة البوتقة لنظام النمو البلوري الفردي هو الجزء الأكثر أهمية في المغناطيس، بما في ذلك قوة وانتظام المجال المغناطيسي عند حافة البوتقة، ومركز البوتقة، والمدى المناسب المسافة تحت سطح السائل. المجال المغناطيسي المستعرض الأفقي والموحد بشكل عام، تكون خطوط القوة المغناطيسية متعامدة مع محور النمو البلوري. وفقا للتأثير المغناطيسي وقانون أمبير، فإن الملف هو الأقرب إلى حافة البوتقة وشدة المجال هي الأكبر. ومع زيادة المسافة تزداد المقاومة المغناطيسية للهواء، وتقل شدة المجال تدريجياً، وتكون أصغر عند المركز.

دور المجال المغناطيسي فائق التوصيل
تثبيط الحمل الحراري: في حالة عدم وجود مجال مغناطيسي خارجي، سينتج السيليكون المنصهر حملاً حراريًا طبيعيًا أثناء التسخين، مما قد يؤدي إلى توزيع غير متساوٍ للشوائب وتكوين عيوب كريستالية. يمكن للمجال المغناطيسي الخارجي أن يثبط هذا الحمل الحراري، مما يجعل توزيع درجة الحرارة داخل المصهور أكثر تجانسًا ويقلل التوزيع غير المتساوي للشوائب.
التحكم في معدل نمو البلورات: يمكن أن يؤثر المجال المغناطيسي على معدل واتجاه نمو البلورات. ومن خلال التحكم الدقيق في قوة المجال المغناطيسي وتوزيعه، يمكن تحسين عملية نمو البلورة وتحسين سلامة وتجانس البلورة. أثناء نمو السيليكون البلوري الأحادي، يدخل الأكسجين إلى ذوبان السيليكون بشكل رئيسي من خلال الحركة النسبية للمصهور والبوتقة. يقلل المجال المغناطيسي من فرصة اتصال الأكسجين بصهر السيليكون عن طريق تقليل الحمل الحراري للصهر، وبالتالي تقليل انحلال الأكسجين. في بعض الحالات، يمكن للمجال المغناطيسي الخارجي أن يغير الظروف الديناميكية الحرارية للمصهور، مثل تغيير التوتر السطحي للمصهور، مما قد يساعد على تطاير الأكسجين، وبالتالي تقليل محتوى الأكسجين في المصهور.

تقليل ذوبان الأكسجين والشوائب الأخرى: الأكسجين هو أحد الشوائب الشائعة في نمو بلورات السيليكون، مما يؤدي إلى تدهور جودة البلورة. يمكن للمجال المغناطيسي أن يقلل من محتوى الأكسجين في الذوبان، وبالتالي يقلل من انحلال الأكسجين في البلورة ويحسن نقاء البلورة.
تحسين البنية الداخلية للبلورة: يمكن أن يؤثر المجال المغناطيسي على بنية الخلل داخل البلورة، مثل الاضطرابات وحدود الحبوب. ومن خلال تقليل عدد هذه العيوب والتأثير على توزيعها، يمكن تحسين الجودة الشاملة للبلورة.
تحسين الخواص الكهربائية للبلورات: نظرًا لأن المجالات المغناطيسية لها تأثير كبير على البنية المجهرية أثناء نمو البلورات، فيمكنها تحسين الخواص الكهربائية للبلورات، مثل المقاومة وعمر الناقل، والتي تعد ضرورية لتصنيع أجهزة أشباه الموصلات عالية الأداء.

نرحب بأي عملاء من جميع أنحاء العالم لزيارتنا لمزيد من المناقشة!

https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/