不同驱动力对Cz硅生长中熔体对流影响的数值模拟研究 |
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引用本文: | 苏文佳,左,然,狄晨莹,程晓农.不同驱动力对Cz硅生长中熔体对流影响的数值模拟研究[J].人工晶体学报,2014(4):903-911. |
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作者姓名: | 苏文佳 左 然 狄晨莹 程晓农 |
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作者单位: | 江苏大学能源与动力工程学院;江苏大学材料科学与工程学院; |
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基金项目: | 国家自然科学基金青年基金(51206069);高等学校博士学科点专项科研基金(20123227120017);江苏省自然科学基金青年基金(BK2012295);江苏大学高级专业人才科研启动基金(1281130015);江苏省博士后科研资助计划(1301049C) |
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摘 要: | 为了确定Cz单晶硅生长各种驱动力对熔体对流及固/液界面形状的影响,利用CGSim软件,对典型的Cz单晶硅生长中的熔体对流进行数值模拟。研究了重力、表面张力、平流力、晶转、埚转和氩气剪切力等各种驱动力的大小对熔体对流涡胞、涡胞强度、界面形状、温度分布的影响。结果表明:各种驱动力对熔体对流的影响大小依次为:浮力表面张力晶转力氩气剪切力埚转力平流力;浮力和表面张力使熔体产生一沿坩埚壁上升、从固/液界面附近下降的涡胞,晶转力和氩气剪切力使熔体产生与前面反方向的涡胞,而埚转力产生多个不同流向的对流涡胞,使熔体混合更加均匀,熔体凝固引起的平流力对熔体对流影响不大;增大埚转,熔体中涡胞数量更多、对流换热更充分、温度梯度更小、熔体内的最高温度更低,有利于减少石英坩埚氧的熔解,但界面更向下凹;增大晶转,熔体内的最高温度无明显变化;固定埚转Ωc=-10 r/min,晶转存在一临界值Ωs(C)=60~80 r/min,当ΩsΩs(C)时,增大晶转,固/液界面更向上凹,当ΩsΩs(C)时,增大晶转,固/液界面更向下凹。
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关 键 词: | 晶体生长 Cz硅 数值模拟 熔体对流 固/液界面 |
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