直拉法晶体生长过程非稳态流体热流耦合

为了改善复杂对流形态下的晶体生长品质, 提出了一种改进的格子Boltzmann方法研究非稳态熔体流动和传热的耦合性质. 该方法基于不可压缩轴对称D2Q9模型, 构建了包含旋转惯性力和热浮力等外力项的演化关系, 实现了对轴对称旋转流体的速度、温度和旋转角速度的计算与分析. 结果表明, 非稳态熔体中的流、热耦合性质与格拉斯霍夫数和雷诺数的相互作用有关; 通过调节高雷诺数, 可有效抑制熔体中的自然对流, 改善温度分布, 有助于提高单晶的品质. 数值计算结果与实际硅单晶生长试验均证明了所提方法的正确性及有效性.     

一种基于神经元的自适应模糊推理网络

本文根据Ｔ－Ｓ模糊模型提出了一种新的基于神经元的自适应模糊推理网络，给出了连接结构和学习算法，它能自动学习和修正隶属函数及模糊规则，将其用于Ｂｏｘ的煤气炉，太阳黑子预报以及降雨量预报等不同类型的复杂系统建模，仿真结果表明，该模糊神经网络具有收敛速度快，辨识精度高，泛化能力强和适应范围广等特点，可当作复杂系统建模的一种有效工具。     

以稀土为连接单元基于Anderson型[Al(OH)6Mo6O18]3-的一维拓展结构的合成及性质研究

在常规条件下合成4个新型的稀土-Anderson型多金属氧酸盐拓展结构化合物(C5H9NO2)2[Ln(H2O)7AlMo6H6O24].11H2O(Ln=La(1),Ce(2),Pr(3),Gd(4);C5H9NO2=脯氨酸),并通过元素分析、红外光谱、紫外可见光谱、热重分析和X射线单晶衍射等方法对化合物晶体结构进行了表征。结构分析表明:以上4个化合物是同构的,均结晶在单斜C2/c空间群。在这些结构中,[Al(OH)6Mo6O18]3-首先通过稀土离子连接形成一维链,相邻的链再进一步通过脯氨酸和结晶水分子的氢键作用形成三维超分子结构化合物。我们以化合物1为代表研究了这类化合物的光催化性能,在紫外光照射下表现出很好的降解RhB(罗丹明B)的光催化性质。     

硅单晶生长工艺参数建模及多目标优化

为了获得满足高品质硅单晶体生长的工艺参数,一种计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法、数据处理组合法(group method of data handing,GMDH)型神经网络和第二代非支配排序遗传算法Ⅱ(nondominated sorting genetic algorithm Ⅱ,NSGA-Ⅱ)的混合策略被提出,并对Czochralski(Cz)法硅单晶生长进行建模和工艺参数的多目标优化.将包含了加热温度、晶转速度、埚转速度和提拉速度等四个设计变量的固液界面形变量h和缺陷评价准则V/G作为目标函数.通过CFD进行数值计算,获得GMDH训练所需要的样本,并建立目标函数多项式模型,最后利用NSGA-Ⅱ得到满足了Pareto最优解的工艺参数.通过实际工程验证,证明了所提出的混合策略为获取晶体生长工艺参数提供了一种新的数值计算方法.     

直拉硅单晶生长过程中工艺参数对相变界面形态的影响

为改善晶体相变界面形态,提高晶体品质,提出了一种融合浸入边界法（immersed boundary method,IBM）和格子Boltzmann法（lattice Boltzmann method,LBM）的二维轴对称浸入边界热格子Boltzmann模型来研究直拉法硅单晶生长中的相变问题.将相变界面视为浸没边界,用拉格朗日节点显式追踪相变界面;用LBM求解熔体中的流场和温度分布;用有限差分法求解晶体中的温度分布.实现了基于IB-LBM的动边界晶体生长过程研究.得到了不同晶体生长工艺参数作用下的相变界面,并用相变界面位置偏差绝对值的均值和偏差的标准差来衡量界面的平坦度,得到平坦相变界面对应工艺参数的调整方法.研究表明,相变过程与晶体提拉速度、晶体旋转参数和坩埚旋转参数的相互作用有关,合理地配置晶体旋转参数和坩埚旋转参数的比值,能够得到平坦的相变界面.     

多对流耦合环境下Cz-Si固液界面形态的仿真方法及控制参数研究

固液界面形态是各种晶体生长研究的关键,固液界面形态问题是—个移动边界问题.然而在Cz-Si系统中,移动边界问题又与对流耦合,尤其是与晶体旋转所引起的强迫对流直接耦合,构成了含有第三方耦合因素的移动边界问题.本文提出一种基于FVM的迭代法解决此问题,对多流耦合环境下的固液界面形态进行了仿真和研究,分析了晶体旋转对界面形态的影响.最终将仿真结果与采用快速提离法在实践中获得的界面形态进行对比,取得了一致性.