चुंबकीय क्षेत्र एकल क्रिस्टल भट्टी एकल क्रिस्टल की गुणवत्ता में सुधार क्यों कर सकती है?

तब सेक्रूसिबलकंटेनर के रूप में उपयोग किया जाता है और अंदर संवहन होता है, जैसे-जैसे उत्पन्न एकल क्रिस्टल का आकार बढ़ता है, गर्मी संवहन और तापमान ढाल एकरूपता को नियंत्रित करना अधिक कठिन हो जाता है। प्रवाहकीय पिघल को लोरेंत्ज़ बल पर कार्य करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र जोड़कर, उच्च गुणवत्ता वाले एकल क्रिस्टल सिलिकॉन का उत्पादन करने के लिए संवहन को धीमा किया जा सकता है या समाप्त भी किया जा सकता है।
चुंबकीय क्षेत्र के प्रकार के अनुसार, इसे क्षैतिज चुंबकीय क्षेत्र, ऊर्ध्वाधर चुंबकीय क्षेत्र और CUSP चुंबकीय क्षेत्र में विभाजित किया जा सकता है:

ऊर्ध्वाधर चुंबकीय क्षेत्र संरचनात्मक कारणों से मुख्य संवहन को समाप्त नहीं कर सकता है और इसका उपयोग शायद ही कभी किया जाता है।

क्षैतिज चुंबकीय क्षेत्र के चुंबकीय क्षेत्र घटक की दिशा मुख्य गर्मी संवहन और क्रूसिबल दीवार के आंशिक मजबूर संवहन के लंबवत है, जो प्रभावी रूप से आंदोलन को रोक सकती है, विकास इंटरफ़ेस की समतलता को बनाए रख सकती है, और विकास धारियों को कम कर सकती है।

सीयूएसपी चुंबकीय क्षेत्र में इसकी समरूपता के कारण पिघल का अधिक समान प्रवाह और गर्मी हस्तांतरण होता है, इसलिए ऊर्ध्वाधर और सीयूएसपी चुंबकीय क्षेत्र पर शोध साथ-साथ चल रहा है।

चीन में, शीआन प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय ने पहले चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके सिलिकॉन एकल क्रिस्टल के उत्पादन और क्रिस्टल खींचने के प्रयोगों को साकार किया है। इसके मुख्य उत्पाद 6-8 इंच लोकप्रिय प्रकार के हैं, जिनका उद्देश्य सौर फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के लिए सिलिकॉन वेफर बाजार है। संयुक्त राज्य अमेरिका में KAYEX और जर्मनी में CGS जैसे विदेशी देशों में, उनके मुख्य उत्पाद 8-16in हैं, जो अल्ट्रा-बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट और अर्धचालक के स्तर पर एकल क्रिस्टल सिलिकॉन छड़ के लिए उपयुक्त हैं। बड़े-व्यास वाले उच्च-गुणवत्ता वाले एकल क्रिस्टल के विकास के लिए चुंबकीय क्षेत्र के क्षेत्र में उनका एकाधिकार है और वे सबसे अधिक प्रतिनिधि हैं।

एकल क्रिस्टल विकास प्रणाली के क्रूसिबल क्षेत्र में चुंबकीय क्षेत्र वितरण चुंबक का सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा है, जिसमें क्रूसिबल के किनारे, क्रूसिबल के केंद्र और उपयुक्त चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और एकरूपता शामिल है। तरल सतह के नीचे की दूरी. समग्र क्षैतिज और समान अनुप्रस्थ चुंबकीय क्षेत्र, बल की चुंबकीय रेखाएं क्रिस्टल विकास अक्ष के लंबवत हैं। चुंबकीय प्रभाव और एम्पीयर के नियम के अनुसार, कुंडल क्रूसिबल के किनारे के सबसे करीब है और क्षेत्र की ताकत सबसे बड़ी है। जैसे-जैसे दूरी बढ़ती है, वायु चुंबकीय प्रतिरोध बढ़ता है, क्षेत्र की ताकत धीरे-धीरे कम होती जाती है, और यह केंद्र में सबसे छोटा होता है।

अतिचालक चुंबकीय क्षेत्र की भूमिका
थर्मल संवहन को रोकना: बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, पिघला हुआ सिलिकॉन हीटिंग के दौरान प्राकृतिक संवहन उत्पन्न करेगा, जिससे अशुद्धियों का असमान वितरण और क्रिस्टल दोषों का निर्माण हो सकता है। बाहरी चुंबकीय क्षेत्र इस संवहन को दबा सकता है, जिससे पिघल के अंदर तापमान वितरण अधिक समान हो जाता है और अशुद्धियों का असमान वितरण कम हो जाता है।
क्रिस्टल वृद्धि दर को नियंत्रित करना: चुंबकीय क्षेत्र क्रिस्टल वृद्धि की दर और दिशा को प्रभावित कर सकता है। चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और वितरण को सटीक रूप से नियंत्रित करके, क्रिस्टल विकास प्रक्रिया को अनुकूलित किया जा सकता है और क्रिस्टल की अखंडता और एकरूपता में सुधार किया जा सकता है। एकल क्रिस्टल सिलिकॉन की वृद्धि के दौरान, ऑक्सीजन मुख्य रूप से पिघल और क्रूसिबल के सापेक्ष आंदोलन के माध्यम से सिलिकॉन पिघल में प्रवेश करती है। चुंबकीय क्षेत्र पिघल के संवहन को कम करके सिलिकॉन पिघल से ऑक्सीजन के संपर्क की संभावना को कम कर देता है, जिससे ऑक्सीजन का विघटन कम हो जाता है। कुछ मामलों में, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र पिघल की थर्मोडायनामिक स्थितियों को बदल सकता है, जैसे कि पिघल की सतह के तनाव को बदलकर, जो ऑक्सीजन के वाष्पीकरण में मदद कर सकता है, जिससे पिघल में ऑक्सीजन की मात्रा कम हो सकती है।

ऑक्सीजन और अन्य अशुद्धियों के विघटन को कम करें: सिलिकॉन क्रिस्टल के विकास में ऑक्सीजन आम अशुद्धियों में से एक है, जिससे क्रिस्टल की गुणवत्ता खराब हो जाएगी। चुंबकीय क्षेत्र पिघल में ऑक्सीजन की मात्रा को कम कर सकता है, जिससे क्रिस्टल में ऑक्सीजन का विघटन कम हो जाता है और क्रिस्टल की शुद्धता में सुधार होता है।
क्रिस्टल की आंतरिक संरचना में सुधार करें: चुंबकीय क्षेत्र क्रिस्टल के अंदर दोष संरचना को प्रभावित कर सकता है, जैसे अव्यवस्थाएं और अनाज की सीमाएं। इन दोषों की संख्या को कम करके और उनके वितरण को प्रभावित करके, क्रिस्टल की समग्र गुणवत्ता में सुधार किया जा सकता है।
क्रिस्टल के विद्युत गुणों में सुधार: चूंकि चुंबकीय क्षेत्र क्रिस्टल के विकास के दौरान माइक्रोस्ट्रक्चर पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं, इसलिए वे क्रिस्टल के विद्युत गुणों, जैसे प्रतिरोधकता और वाहक जीवनकाल में सुधार कर सकते हैं, जो उच्च प्रदर्शन वाले अर्धचालक उपकरणों के निर्माण के लिए महत्वपूर्ण हैं।

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