基于M IC的Cz单晶硅放肩阶段关键特征参数辨识

直拉单晶硅生长过程中放肩阶段常由于断棱的出现导致无法顺利进入等径生长.为研究影响断棱的关键特征参数,提出采用最大互信息系数法(MIC)辨识直拉单晶硅放肩阶段关键特征参数.分别采用最大互信息系数法(MIC)、层次分析法(AHP)计算特征参数与放肩断棱的相关系数,按照降序依次提取前k项直至全部特征参数作为输入参数,在逻辑斯蒂回归模型进行放肩断棱预测评估.结果表明,采用MIC提取特征参数的前13项特征作为输入参数时,模型的准确度最高;且采用MIC法在预测精度上优于AHP法.     

冷心放肩微量提拉法大尺寸蓝宝石单晶生长过程的模拟分析

利用数值模拟方法计算了冷心放肩微量提拉法(SAPMAC)蓝宝石晶体生长过程.结合晶体直径变化、裂纹出现位置与延续方向、晶体透明性等实验现象,通过与提拉法、温梯法、坩埚移动法等相对比,分析了冷心放肩微量提拉法晶体生长各阶段的工艺特点,并根据模拟计算结果对晶体生长系统和晶体生长控制工艺进行了改进.分别利用增大热交换器的散热参数、降低加热温度、改进降温曲线、调节外加轴向和径向温度梯度的方式来实现对晶体生长的引晶、放肩、等径和收尾控制.通过实验比较证明了改进后的晶体生长系统和晶体生长控制工艺能够生长出性能较好的大尺寸蓝宝石晶体.     

泡生法大尺寸蓝宝石晶体的生长速率对固液界面的影响

采用有限元法,对泡生法生长蓝宝石晶体不同生长阶段固液界面的形状和温度梯度进行模拟计算,探讨分析了生长速率对放肩、等径阶段蓝宝石生长的影响.结果表明:固液界面凸出度在放肩阶段较大,在等径阶段凸出度相对较小,固液界面温度梯度随着晶体生长不断减小.在合理速率范围内,放肩阶段0～2 mm/h,速率对固液界面的影响很小,等径阶段2～5 mm/h,速率对固液界面的影响越来越大,固液界面温度梯度和形变均随速率的增大而减小.利用模拟结果,调节实际晶体生长工艺参数,成功长出80 kg的大尺寸高质量蓝宝石晶体.     

直拉硅单晶放肩过程的有限元数值模拟与控制参数研究

放肩是直拉法生长硅单晶保持无位错生长的过程,是晶体能够顺利进入等径生长的关键.生产实践中发现,在放肩前段经常出现液流线切人晶体随之变晶的现象.本文提出了放肩前期的变晶转拉晶工艺,采用有限元数值模拟的方法计算出熔体热对流及温度分布,给出了固液界面附近熔体中的流速变化规律,解释了液流线的成因,通过仿真结果和拉晶实验结果表明该方法的有效性.     

蓝宝石晶体热性能的各向异性对SAPMAC法晶体生长的影响

采用有限元法对冷心放肩微量提拉法蓝宝石晶体生长过程中晶体内的温度、应力分布进行了模拟计算,结合实验结果讨论了蓝宝石晶体热性能的各向异性对晶体生长的影响.研究结果表明,对于冷心放肩微量提拉蓝宝石晶体生长系统,较大的轴向热导率有利于提高晶体的生长速率和界面稳定性,而稍大的径向热导率则有利于保持微凸的生长界面.晶体内的热应力受径向热膨胀系数的影响显著,随着径向热膨胀系数的增大而增大,最大热应力总是出现在籽晶与新生晶体的界面区域.在实验中选α轴为结晶取向,成功生长出了直径达230mm、高质量蓝宝石晶体.     

近化学计量比铌酸锂晶体中机械孪晶的消除

在用掺钾的助熔剂提拉法生长近化学计量比LiNbO3晶体时,长出的晶体尾部很容易出现孪晶裂纹现象,这种孪晶被认为是机械孪晶.这种孪晶的起因是由于晶体生长的收尾和从熔体中提起晶体阶段,在晶体底部产生直径的缩进,在缩进产生的台阶处出现应力集中,从而造成孪晶的成核.通过采用适当的收尾过程,以避免直径台阶的出现,可以很好地消除这种孪晶及其引起的裂纹.     

泡生法蓝宝石单晶不同生长阶段的数值模拟研究

针对泡生法蓝宝石单晶生长的不同生长阶段的温场、流场和固液界面形状进行数值模拟研究.并分析了加热器相对坩埚的轴向位置和不同生长速率对蓝宝石单晶生长的影响.结果表明:在蓝宝石单晶生长中,在靠近坩埚壁面和固液界面的熔体内,等温线密,温度梯度较大;在靠近坩埚底部的熔体内,等温线稀疏,温度梯度较小.随着晶体高度的增加,熔体对流由放肩阶段的两个涡胞变成等径阶段的一个涡胞,熔体平均温度有小幅度下降;加热器相对坩埚的轴向位置对晶体生长炉内温场和固液界面形状影响很大,随着加热器位置上移,晶体内平均温度升高,温度梯度减小;熔体内平均温度降低,温度梯度增大.同时固液界面凸度增大.随着晶体生长速率增大,固液界面凸度增大,界面更加凸向熔体.     

基于数值模拟的CZSi单晶收尾控制参数研究

采用理论分析和有限元数值模拟相结合的方法研究了晶体收尾过程中的温度分布与热量传递.解释了"倒草帽"形收尾(收尾前段晶体直径猛然收缩)的成因,指出了改进收尾形状的方法,研究结果对于合理设定直拉硅单晶收尾工艺参数具有一定的参考意义.通过对比试验,仿真计算结果与单晶炉实验测试结果相吻合.     

Bridgman法晶体生长的瞬态数值模拟

采用变形有限元法对坩埚下降法晶体生长过程进行了瞬态数值模拟.对随下降距离生长位置、生长速度、界面位置处的法线方向温度梯度和凹度的变化进行了分析说明,将生长过程划分为三个阶段.结果表明在整个生长过程中,晶体生长条件一直处于变化之中,因而晶体的质量也在整块晶体中呈现一定的波动性.     

大尺寸YVO4晶体的自动控径提拉法生长

本文报道了在自动控制直径条件下大尺寸YVO₄晶体的提拉法生长研究。利用改进的上称重法生长大尺寸YVO₄晶体,在提拉法单晶生长过程中,晶体扩肩部分采用斜率积分模式,转肩部分采用斜率积分过渡到直径积分模式,等径部分采用直径积分模式,应用这种分段控制方式成功地实现了YVO₄晶体的自动化生长。采用4台50型自动化生长炉对YVO₄晶体自动化生长工艺进行了长达一年的可靠性验证,预设技术目标为晶体直径大于40 mm,等径部分长度大于30 mm,B级晶体质量达 80%以上,采用自动控制方法生长晶体毛坯共计138个,晶体直径达标率为99.3%,等径部分长度达标率为53.6%,晶体生长良品率为88.4%。本文还讨论了影响晶体等径部分长度达标率的若干工艺因素。