四极磁场下大尺寸直拉硅单晶生长三维数值模拟

材料热处理学报, 2015, 36(9): 238-243.

四极磁场下大尺寸直拉硅单晶生长三维数值模拟

张晶 ^1, , 刘丁 ^2, , 赵跃 ^3, , 惠一龙 ^4, , 姜雷 ^5,

1.西安理工大学国家联合晶体生长设备及系统集成工程研究中心,陕西西安,710048

2.西安理工大学国家联合晶体生长设备及系统集成工程研究中心,陕西西安,710048

3.西安理工大学国家联合晶体生长设备及系统集成工程研究中心,陕西西安,710048

4.西安理工大学国家联合晶体生长设备及系统集成工程研究中心,陕西西安,710048

5.西安理工大学国家联合晶体生长设备及系统集成工程研究中心,陕西西安,710048

基金项目: 博士点基金优先发展领域(20136118130001) 国家重点基础研究发展计划(2014CB360508)

关键词：直拉硅单晶 , 非轴对称性 , 四极磁场 , 数值模拟

Three-dimensional numerical simulation of large diameter Czochralski silicon growth in a quad-pole magnetic field

Keywords： Czochralski silicon , non-axial symmetry , quad-pole magnetic field , numerical simulation

在大尺寸直拉硅单晶生长过程中,针对水平磁场单方向磁力线分布引起的熔体温度分布非轴对称特征,提出了一种双磁力线结构的磁场——四极磁场.为准确描述非轴对称磁场作用下晶体生长过程,采用三维数值模拟方法,建立了四极磁场下二维/三维混合热场模型的边界条件,并将三维数值模拟结果与水平磁场作以对比.结果表明,四极磁场降低了熔体内部温度的非轴对称性;增加磁感应强度有利于增加熔体自由表面附近温度分布的均匀性,但对固液界面形状调节作用不明显;强磁场环境下,提高晶体旋转速度有利于改变固液界面凹凸程度,改善固液界面形态的非轴对称性.

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