การออกแบบสนามความร้อนสำหรับการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SIC

1 ความสำคัญของการออกแบบสนามความร้อนในอุปกรณ์การเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC

SIC Single Crystal เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่สำคัญซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอิเล็กทรอนิกส์พลังงานออปโตอิเล็กทรอนิกส์และการใช้งานอุณหภูมิสูง การออกแบบสนามความร้อนส่งผลโดยตรงต่อพฤติกรรมการตกผลึกการควบคุมความสม่ำเสมอและการควบคุมที่ไม่เจือปนของคริสตัลและมีอิทธิพลอย่างเด็ดขาดต่อประสิทธิภาพและผลผลิตของอุปกรณ์การเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SIC คุณภาพของผลึกเดี่ยว SIC ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือในการผลิตอุปกรณ์ โดยการออกแบบสนามความร้อนอย่างมีเหตุผลความสม่ำเสมอของการกระจายอุณหภูมิในระหว่างการเจริญเติบโตของผลึกสามารถทำได้ความเครียดจากความร้อนและการไล่ระดับความร้อนในผลึกสามารถหลีกเลี่ยงได้ซึ่งจะช่วยลดอัตราการก่อตัวของข้อบกพร่องของผลึก การออกแบบสนามความร้อนที่ดีที่สุดยังสามารถปรับปรุงคุณภาพใบหน้าของคริสตัลและอัตราการตกผลึกปรับปรุงความสมบูรณ์ของโครงสร้างและความบริสุทธิ์ทางเคมีของผลึกและตรวจสอบให้แน่ใจว่าผลึกเดี่ยว SIC ที่โตขึ้นนั้นมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าและแสงที่ดี

อัตราการเติบโตของผลึกเดี่ยว SIC ส่งผลโดยตรงต่อต้นทุนการผลิตและกำลังการผลิต โดยการออกแบบสนามความร้อนอย่างมีเหตุผลการไล่ระดับอุณหภูมิและการกระจายความร้อนในระหว่างกระบวนการเจริญเติบโตของผลึกสามารถปรับให้เหมาะสมและอัตราการเติบโตของผลึกและอัตราการใช้ประโยชน์ที่มีประสิทธิภาพของพื้นที่การเจริญเติบโตสามารถปรับปรุงได้ การออกแบบสนามความร้อนยังสามารถลดการสูญเสียพลังงานและของเสียจากวัสดุในระหว่างกระบวนการเติบโตลดต้นทุนการผลิตและปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตซึ่งจะเป็นการเพิ่มผลผลิตของผลึกเดี่ยว SIC อุปกรณ์การเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยวของ SIC มักจะต้องใช้ระบบการจัดหาพลังงานและการทำความเย็นจำนวนมากและการออกแบบสนามความร้อนอย่างมีเหตุผลสามารถลดการใช้พลังงานลดการใช้พลังงานและการปล่อยมลพิษทางสิ่งแวดล้อม โดยการปรับโครงสร้างสนามความร้อนและเส้นทางการไหลของความร้อนให้เหมาะสมที่สุดและสามารถนำความร้อนของเสียได้สูงสุดเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานและลดผลกระทบเชิงลบต่อสิ่งแวดล้อม

2 ปัญหาในการออกแบบสนามความร้อนของอุปกรณ์การเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SIC

2.1 ความไม่สม่ำเสมอของการนำความร้อนของวัสดุ

SIC เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่สำคัญมาก การนำความร้อนของมันมีลักษณะของความเสถียรของอุณหภูมิสูงและการนำความร้อนที่ยอดเยี่ยม แต่การกระจายตัวของการนำความร้อนมีความไม่เท่าเทียมกัน ในกระบวนการของการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SIC เพื่อให้แน่ใจว่ามีความสม่ำเสมอและคุณภาพของการเจริญเติบโตของคริสตัลสนามความร้อนจะต้องมีการควบคุมอย่างแม่นยำ ความไม่สม่ำเสมอของการนำความร้อนของวัสดุ SIC จะนำไปสู่ความไม่แน่นอนของการกระจายสนามความร้อนซึ่งจะส่งผลกระทบต่อความสม่ำเสมอและคุณภาพของการเติบโตของคริสตัล อุปกรณ์การเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SIC มักใช้วิธีการสะสมไอทางกายภาพ (PVT) หรือวิธีการขนส่งเฟสก๊าซซึ่งต้องการการรักษาสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงในห้องเจริญเติบโตและตระหนักถึงการเจริญเติบโตของคริสตัลโดยการควบคุมการกระจายอุณหภูมิอย่างแม่นยำ ความไม่สม่ำเสมอของการนำความร้อนของวัสดุ SIC จะนำไปสู่การกระจายอุณหภูมิที่ไม่สม่ำเสมอในห้องเจริญเติบโตซึ่งจะส่งผลต่อกระบวนการเจริญเติบโตของผลึกซึ่งอาจทำให้เกิดข้อบกพร่องของผลึกหรือคุณภาพผลึกที่ไม่สม่ำเสมอ ในระหว่างการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SIC จำเป็นต้องทำการจำลองแบบไดนามิกสามมิติและการวิเคราะห์สนามความร้อนเพื่อให้เข้าใจกฎการเปลี่ยนแปลงของการกระจายอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงและเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบตามผลการจำลอง เนื่องจากความไม่สม่ำเสมอของการนำความร้อนของวัสดุ SIC การวิเคราะห์การจำลองเหล่านี้อาจได้รับผลกระทบจากข้อผิดพลาดในระดับหนึ่งซึ่งส่งผลต่อการควบคุมและการออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพที่แม่นยำของสนามความร้อน

2.2 ความยากในการควบคุมการพาความร้อนภายในอุปกรณ์

ในระหว่างการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SIC จำเป็นต้องมีการควบคุมอุณหภูมิที่เข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่ามีความสม่ำเสมอและความบริสุทธิ์ของผลึก ปรากฏการณ์การพาความร้อนภายในอุปกรณ์อาจทำให้เกิดความไม่สม่ำเสมอของสนามอุณหภูมิซึ่งส่งผลต่อคุณภาพของผลึก การพาความร้อนมักจะก่อให้เกิดการไล่ระดับอุณหภูมิทำให้เกิดโครงสร้างที่ไม่สม่ำเสมอบนพื้นผิวคริสตัลซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพและการประยุกต์ใช้ผลึก การควบคุมการพาความร้อนที่ดีสามารถปรับความเร็วและทิศทางการไหลของก๊าซซึ่งช่วยลดความไม่เท่าเทียมของพื้นผิวคริสตัลและปรับปรุงประสิทธิภาพการเจริญเติบโต โครงสร้างทางเรขาคณิตที่ซับซ้อนและการเปลี่ยนแปลงของก๊าซภายในอุปกรณ์ทำให้ยากมากที่จะควบคุมการพาความร้อนได้อย่างแม่นยำ สภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงจะนำไปสู่การลดลงของประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนและเพิ่มการก่อตัวของการไล่ระดับอุณหภูมิภายในอุปกรณ์ซึ่งส่งผลต่อความสม่ำเสมอและคุณภาพของการเจริญเติบโตของคริสตัล ก๊าซกัดกร่อนบางอย่างอาจส่งผลกระทบต่อวัสดุและองค์ประกอบการถ่ายเทความร้อนภายในอุปกรณ์ซึ่งส่งผลต่อความเสถียรและการควบคุมการพาความร้อน อุปกรณ์การเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SIC มักจะมีโครงสร้างที่ซับซ้อนและกลไกการถ่ายเทความร้อนหลายอย่างเช่นการถ่ายเทความร้อนจากรังสีการถ่ายเทความร้อนการพาความร้อนและการนำความร้อน กลไกการถ่ายเทความร้อนเหล่านี้จะถูกรวมเข้าด้วยกันทำให้การควบคุมการพาความร้อนมีความซับซ้อนมากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการไหลแบบหลายเฟสและกระบวนการเปลี่ยนเฟสภายในอุปกรณ์มันยากที่จะสร้างแบบจำลองและการควบคุมการควบคุมอย่างแม่นยำ

ประเด็นสำคัญ 3 ประการของการออกแบบสนามความร้อนของอุปกรณ์การเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC

3.1 การกระจายและการควบคุมพลังงานความร้อน

ในการออกแบบสนามความร้อน ควรกำหนดโหมดการกระจายและกลยุทธ์การควบคุมพลังงานความร้อนตามพารามิเตอร์กระบวนการและข้อกำหนดของการเติบโตของคริสตัล อุปกรณ์การเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC ใช้แท่งทำความร้อนกราไฟท์หรือเครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำเพื่อให้ความร้อน ความสม่ำเสมอและความเสถียรของสนามความร้อนสามารถทำได้โดยการออกแบบโครงร่างและการกระจายพลังงานของเครื่องทำความร้อน ในระหว่างการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิมีอิทธิพลสำคัญต่อคุณภาพของคริสตัล การกระจายพลังงานความร้อนควรจะสามารถรับประกันความสม่ำเสมอของอุณหภูมิในสนามความร้อน ด้วยการจำลองเชิงตัวเลขและการตรวจสอบเชิงทดลอง จึงสามารถกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างกำลังทำความร้อนและการกระจายอุณหภูมิได้ จากนั้นจึงสามารถปรับแผนการกระจายกำลังทำความร้อนให้เหมาะสมเพื่อทำให้การกระจายอุณหภูมิในสนามความร้อนมีความสม่ำเสมอและมีเสถียรภาพมากขึ้น ในระหว่างการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC การควบคุมพลังงานความร้อนควรจะสามารถบรรลุการควบคุมที่แม่นยำและการควบคุมอุณหภูมิที่เสถียร อัลกอริธึมการควบคุมอัตโนมัติ เช่น ตัวควบคุม PID หรือตัวควบคุมฟัซซี่สามารถใช้เพื่อควบคุมพลังงานความร้อนแบบวงปิดโดยอิงตามข้อมูลอุณหภูมิแบบเรียลไทม์ที่ป้อนกลับโดยเซ็นเซอร์อุณหภูมิ เพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรและความสม่ำเสมอของอุณหภูมิในสนามความร้อน ในระหว่างการเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC ขนาดของพลังงานความร้อนจะส่งผลโดยตรงต่ออัตราการเติบโตของผลึก การควบคุมพลังงานความร้อนควรจะสามารถบรรลุการควบคุมอัตราการเติบโตของผลึกได้อย่างแม่นยำ ด้วยการวิเคราะห์และทดสอบความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานความร้อนและอัตราการเติบโตของคริสตัล จึงสามารถกำหนดกลยุทธ์การควบคุมพลังงานความร้อนที่เหมาะสมเพื่อให้บรรลุการควบคุมอัตราการเติบโตของคริสตัลได้อย่างแม่นยำ ในระหว่างการทำงานของอุปกรณ์การเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC ความเสถียรของพลังงานความร้อนมีผลกระทบสำคัญต่อคุณภาพของการเติบโตของผลึก จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ทำความร้อนและระบบควบคุมที่เสถียรและเชื่อถือได้เพื่อให้มั่นใจในเสถียรภาพและความน่าเชื่อถือของพลังงานความร้อน อุปกรณ์ทำความร้อนจำเป็นต้องได้รับการบำรุงรักษาและซ่อมบำรุงอย่างสม่ำเสมอ เพื่อค้นหาและแก้ไขข้อผิดพลาดและปัญหาในอุปกรณ์ทำความร้อนได้ทันท่วงที เพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์ทำงานได้ตามปกติและพลังงานความร้อนที่ออกมามีความเสถียร ด้วยการออกแบบแผนการกระจายพลังงานความร้อนอย่างมีเหตุผล โดยพิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานความร้อนและการกระจายอุณหภูมิ ตระหนักถึงการควบคุมพลังงานความร้อนที่แม่นยำ และรับประกันความเสถียรและความน่าเชื่อถือของพลังงานความร้อน ประสิทธิภาพการเติบโตและคุณภาพคริสตัลของอุปกรณ์การเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC สามารถทำได้ ปรับปรุงอย่างมีประสิทธิภาพและสามารถส่งเสริมความก้าวหน้าและการพัฒนาเทคโนโลยีการเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC

3.2 การออกแบบและการปรับระบบควบคุมอุณหภูมิ

ก่อนที่จะออกแบบระบบควบคุมอุณหภูมิจำเป็นต้องมีการวิเคราะห์การจำลองเชิงตัวเลขเพื่อจำลองและคำนวณกระบวนการถ่ายเทความร้อนเช่นการนำความร้อนการพาความร้อนและการแผ่รังสีในระหว่างการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SIC เพื่อให้ได้การกระจายของสนามอุณหภูมิ ผ่านการตรวจสอบการทดลองผลการจำลองเชิงตัวเลขได้รับการแก้ไขและปรับเพื่อกำหนดพารามิเตอร์การออกแบบของระบบควบคุมอุณหภูมิเช่นกำลังความร้อนเค้าโครงพื้นที่ทำความร้อนและตำแหน่งเซ็นเซอร์อุณหภูมิ ในระหว่างการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SIC มักจะใช้ความร้อนหรือความร้อนเหนี่ยวนำสำหรับการให้ความร้อน จำเป็นต้องเลือกองค์ประกอบความร้อนที่เหมาะสม สำหรับความร้อนความร้อนสามารถเลือกลวดความต้านทานอุณหภูมิสูงหรือเตาต้านทานความต้านทานเป็นองค์ประกอบความร้อน สำหรับการให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำจำเป็นต้องเลือกขดลวดความร้อนแบบเหนี่ยวนำหรือแผ่นทำความร้อนเหนี่ยวนำ เมื่อเลือกองค์ประกอบความร้อนปัจจัยเช่นประสิทธิภาพการให้ความร้อนความร้อนสม่ำเสมอความต้านทานอุณหภูมิสูงและผลกระทบต่อความเสถียรของสนามความร้อนจะต้องได้รับการพิจารณา การออกแบบระบบควบคุมอุณหภูมิจำเป็นต้องพิจารณาไม่เพียง แต่ความเสถียรและความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ แต่ยังรวมถึงความแม่นยำในการปรับอุณหภูมิและความเร็วในการตอบสนอง มีความจำเป็นในการออกแบบกลยุทธ์การควบคุมอุณหภูมิที่สมเหตุสมผลเช่นการควบคุม PID การควบคุมฟัซซี่หรือการควบคุมเครือข่ายประสาทเพื่อให้ได้การควบคุมและการปรับอุณหภูมิที่แม่นยำ นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องออกแบบรูปแบบการปรับอุณหภูมิที่เหมาะสมเช่นการปรับการเชื่อมโยงหลายจุดการปรับค่าชดเชยในท้องถิ่นหรือการปรับข้อเสนอแนะเพื่อให้แน่ใจว่าการกระจายอุณหภูมิที่สม่ำเสมอและเสถียรของสนามระบายความร้อนทั้งหมด เพื่อที่จะตระหนักถึงการตรวจสอบและควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำในระหว่างการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SIC จำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีการตรวจจับอุณหภูมิขั้นสูงและอุปกรณ์คอนโทรลเลอร์ คุณสามารถเลือกเซ็นเซอร์อุณหภูมิที่มีความแม่นยำสูงเช่นเทอร์โมคัปเปิลตัวต้านทานความร้อนหรือเครื่องวัดอุณหภูมิอินฟราเรดเพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในแต่ละพื้นที่แบบเรียลไทม์และเลือกอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิประสิทธิภาพสูงเช่นคอนโทรลเลอร์ PLC (ดูรูปที่ 1) หรือคอนโทรลเลอร์ DSP เพื่อให้ได้การควบคุมที่แม่นยำและการปรับองค์ประกอบความร้อน โดยการกำหนดพารามิเตอร์การออกแบบตามการจำลองเชิงตัวเลขและวิธีการตรวจสอบการทดลองเลือกวิธีการทำความร้อนที่เหมาะสมและองค์ประกอบความร้อนการออกแบบกลยุทธ์การควบคุมอุณหภูมิที่เหมาะสมและแผนการปรับและการใช้เทคโนโลยีการตรวจจับอุณหภูมิขั้นสูงและอุปกรณ์ควบคุม อุณหภูมิในระหว่างการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SIC และปรับปรุงคุณภาพและผลผลิตของผลึกเดี่ยว

3.3 การจำลองพลวัตการคำนวณของเหลว

การสร้างแบบจำลองที่ถูกต้องเป็นพื้นฐานสำหรับการจำลองการคำนวณพลศาสตร์ของไหล (CFD) อุปกรณ์การเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยวของ SIC มักจะประกอบด้วยเตากราไฟท์ระบบทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำเบ้าหลอมก๊าซป้องกัน ฯลฯ ในกระบวนการสร้างแบบจำลองจำเป็นต้องพิจารณาความซับซ้อนของโครงสร้างเตา และอิทธิพลของการเคลื่อนไหวของวัสดุในสนามไหล การสร้างแบบจำลองสามมิติใช้เพื่อสร้างรูปทรงเรขาคณิตของเตาเผา, คอยล์เหนี่ยวนำ ฯลฯ อย่างแม่นยำและพิจารณาพารามิเตอร์ทางกายภาพทางกายภาพและเงื่อนไขขอบเขตของวัสดุเช่นพลังงานความร้อนและอัตราการไหลของก๊าซ

ในการจำลอง CFD วิธีตัวเลขที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ วิธีไฟไนต์วอลุ่ม (FVM) และวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ (FEM) เมื่อพิจารณาถึงคุณลักษณะของอุปกรณ์การเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC โดยทั่วไปจะใช้วิธี FVM เพื่อแก้สมการการไหลของของไหลและการนำความร้อน ในแง่ของการประกบกัน จำเป็นต้องให้ความสนใจกับการแบ่งย่อยพื้นที่สำคัญ เช่น พื้นผิวเบ้าหลอมกราไฟท์ และพื้นที่การเติบโตของผลึกเดี่ยว เพื่อให้มั่นใจถึงความแม่นยำของผลการจำลอง กระบวนการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC เกี่ยวข้องกับกระบวนการทางกายภาพที่หลากหลาย เช่น การนำความร้อน การถ่ายเทความร้อนด้วยรังสี การเคลื่อนที่ของของไหล ฯลฯ ตามสถานการณ์จริง จะมีการเลือกแบบจำลองทางกายภาพและเงื่อนไขขอบเขตที่เหมาะสมสำหรับการจำลอง ตัวอย่างเช่น เมื่อพิจารณาการนำความร้อนและการถ่ายเทความร้อนจากการแผ่รังสีระหว่างเบ้าหลอมกราไฟท์และผลึกเดี่ยว SiC จำเป็นต้องกำหนดเงื่อนไขขอบเขตการถ่ายเทความร้อนที่เหมาะสม เมื่อพิจารณาถึงอิทธิพลของการทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำต่อการเคลื่อนที่ของของไหล จำเป็นต้องพิจารณาเงื่อนไขขอบเขตของพลังงานความร้อนแบบเหนี่ยวนำ

ก่อนการจำลอง CFD จำเป็นต้องตั้งค่าขั้นตอนเวลาการจำลองเกณฑ์การบรรจบกันและพารามิเตอร์อื่น ๆ และทำการคำนวณ ในระหว่างกระบวนการจำลองมีความจำเป็นที่จะต้องปรับพารามิเตอร์อย่างต่อเนื่องเพื่อให้แน่ใจว่าเสถียรภาพและการบรรจบกันของผลการจำลองและหลังกระบวนการจำลองการจำลองเช่นการกระจายสนามอุณหภูมิการกระจายความเร็วของของเหลว ฯลฯ สำหรับการวิเคราะห์และการเพิ่มประสิทธิภาพเพิ่มเติมเพิ่มเติม . ความถูกต้องของผลการจำลองได้รับการตรวจสอบโดยการเปรียบเทียบกับการกระจายสนามอุณหภูมิคุณภาพผลึกเดี่ยวและข้อมูลอื่น ๆ ในกระบวนการเติบโตจริง จากผลการจำลองโครงสร้างเตาวิธีการทำความร้อนและด้านอื่น ๆ ได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการเจริญเติบโตและคุณภาพผลึกเดี่ยวของอุปกรณ์การเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SIC การจำลอง CFD ของการออกแบบสนามความร้อนของอุปกรณ์การเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SIC เกี่ยวข้องกับการสร้างแบบจำลองที่แม่นยำการเลือกวิธีการเชิงตัวเลขที่เหมาะสมและ meshing การกำหนดแบบจำลองทางกายภาพและเงื่อนไขขอบเขตการตั้งค่าและการคำนวณพารามิเตอร์การจำลองและการตรวจสอบและเพิ่มประสิทธิภาพการจำลอง การจำลอง CFD ทางวิทยาศาสตร์และสมเหตุสมผลสามารถให้การอ้างอิงที่สำคัญสำหรับการออกแบบและการเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์การเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SIC และปรับปรุงประสิทธิภาพการเจริญเติบโตและคุณภาพคริสตัลเดี่ยว

3.4 การออกแบบโครงสร้างเตาหลอม

เมื่อพิจารณาว่าการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC ต้องใช้อุณหภูมิสูง ความเฉื่อยทางเคมี และการนำความร้อนที่ดี จึงควรเลือกวัสดุตัวเตาหลอมจากวัสดุที่มีอุณหภูมิสูงและทนต่อการกัดกร่อน เช่น เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) กราไฟท์ ฯลฯ วัสดุ SiC มีความเป็นเลิศ ความเสถียรที่อุณหภูมิสูงและความเฉื่อยทางเคมีและเป็นวัสดุตัวเตาในอุดมคติ พื้นผิวผนังด้านในของตัวเตาควรเรียบและสม่ำเสมอเพื่อลดการแผ่รังสีความร้อนและความต้านทานการถ่ายเทความร้อนและปรับปรุงความเสถียรของสนามความร้อน โครงสร้างเตาเผาควรเรียบง่ายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยมีชั้นโครงสร้างน้อยลง เพื่อหลีกเลี่ยงความเข้มข้นของความเครียดจากความร้อนและการไล่ระดับอุณหภูมิที่มากเกินไป โดยทั่วไปจะใช้โครงสร้างทรงกระบอกหรือสี่เหลี่ยมเพื่อช่วยให้การกระจายตัวสม่ำเสมอและความเสถียรของสนามความร้อน องค์ประกอบความร้อนเสริม เช่น คอยล์ทำความร้อนและตัวต้านทานถูกติดตั้งไว้ภายในเตาเผาเพื่อปรับปรุงความสม่ำเสมอของอุณหภูมิและความเสถียรของสนามความร้อน และรับประกันคุณภาพและประสิทธิภาพของการเติบโตของผลึกเดี่ยว วิธีการทำความร้อนทั่วไป ได้แก่ การทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำ การทำความร้อนแบบต้านทาน และการทำความร้อนแบบแผ่รังสี ในอุปกรณ์การเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC มักใช้การผสมผสานระหว่างการให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำและการให้ความร้อนแบบต้านทาน การทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการทำความร้อนอย่างรวดเร็วเพื่อปรับปรุงความสม่ำเสมอของอุณหภูมิและความเสถียรของสนามความร้อน การให้ความร้อนแบบต้านทานใช้เพื่อรักษาอุณหภูมิและการไล่ระดับอุณหภูมิให้คงที่เพื่อรักษาเสถียรภาพของกระบวนการเติบโต การให้ความร้อนด้วยรังสีสามารถปรับปรุงความสม่ำเสมอของอุณหภูมิภายในเตาเผาได้ แต่โดยปกติจะใช้เป็นวิธีทำความร้อนเสริม

4 บทสรุป

ด้วยความต้องการวัสดุ SiC ที่เพิ่มมากขึ้นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ และสาขาอื่นๆ การพัฒนาเทคโนโลยีการเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC จะกลายเป็นส่วนสำคัญของนวัตกรรมทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ในฐานะที่เป็นแกนหลักของอุปกรณ์การเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC การออกแบบสนามความร้อนจะยังคงได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางและการวิจัยเชิงลึก ทิศทางการพัฒนาในอนาคตรวมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างสนามความร้อนและระบบควบคุมเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตและคุณภาพผลึกเดี่ยว สำรวจวัสดุและเทคโนโลยีการประมวลผลใหม่ ๆ เพื่อปรับปรุงเสถียรภาพและความทนทานของอุปกรณ์ และบูรณาการเทคโนโลยีอัจฉริยะเพื่อให้เกิดการควบคุมอัตโนมัติและการตรวจสอบอุปกรณ์จากระยะไกล