彭岚
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张全壮
人工晶体学报
采用FLUENT软件对分离结晶Bridgman法生长CdZnTe晶体进行了全局数值模拟.模拟对象为:熔体上部边界条件分别为固壁和自由表面时两种晶体生长系统.重点考虑坩埚和晶体之间狭缝宽度e和重力对分离结晶过程的影响.在计算中分别取e=0 mm、0.5 mm和1 mm三种狭缝宽度,得到了在微重力和常重力条件下的温度分布、结晶界面形状以及流函数分布图.结果表明:在微重力条件下,当熔体上部为固壁时,随着狭缝宽度的增大,热毛细力作用增强,流动强度增强;当熔体上部为自由表面时,则与之相反.在常重力条件下,由于浮力-热毛细对流的共同作用,随着狭缝宽度的增加,流动强度逐渐减弱,有助于提高晶体生长质量.
关键词:
数值模拟
,
CdZnTe晶体
,
分离结晶
彭岚
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范菊艳
,
张全壮
工程热物理学报
本文采用全局数值模拟方法探讨了微重力条件下温度梯度对分离结晶Bridgman法晶体生长系统的作用规律.同时,在常重力条件下研究了坩埚半径对晶体生长系统的影响.结果发现,在微重力条件下随着温度梯度的增加,晶体生长系统内部的流动强度随之增加,且由于晶体生长系统低温区温度不断降低,使得结晶界面位置不断上升;在常重力条件下,重力的作用随着坩埚半径的增加而增强,导致晶体生长系统内部的流动强度增加,最大流函数增大.
关键词:
分离结晶
,
CdZnTe晶体
,
全局数值模拟
,
温度梯度
,
坩埚半径
魏程星云
,
彭岚
,
张全壮
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.12.014
采用数值模拟的方法研究了微重力条件下Czochralski法生长硅晶体过程中熔体热毛细对流的基本特征,探讨了水平和垂直温度梯度的耦合对熔体流动的影响.熔体自由表面与外界辐射换热,水平温度梯度 Ma-rangoni(Ma)数选取(0~3000),底部热流Q选取(1．39×10－2~1．76×10－2).结果表明,当Q和Ma 数均较小时,流动为稳态,液池内产生3个流胞,熔体流动由Q主导,减小Q或增大Ma 数可使流动更稳定.当Ma 数增大到一定值时,流动从稳态转变为非稳态,流动的临界Mac 数随Q的增大而显著减小.流动失稳后,出现了新的流动转变方式,Ma 数为影响表面波动形式的关键因素,Q会改变热流体波数,是晶体附近的热流体波产生的决定因素.随着Ma 数和Q的不断增强,自由表面最终形成弯曲条幅状热流体波.
关键词:
热毛细对流
,
Cz结构
,
双向温度梯度
,
数值模拟
,
表面张力
饶朏
,
彭岚
,
张全壮
人工晶体学报
为了更好地了解轴向磁场对温度梯度作用下Marangoni-热毛细对流的影响,采用有限差分法对环形浅液池内硅熔体制单晶的流动进行了数值模拟.研究了三种不同边界条件下,Ha数分别为0、10、20、30对应下硅熔体内部流动强度和自由表面速度.结果表明,轴向磁场对浅液池内的Marangoni对流、热毛细对流和耦合的Marangoni-热毛细对流都有较好的抑制作用,且随着磁场强度的增强,抑制作用增加,更有利于提高晶体的结晶质量.当磁场强度和底部热流密度一定时,随着水平温度梯度的增加,靠近内壁的流动得到增强,外壁附近流动反而减弱.
关键词:
轴向磁场
,
热毛细对流
,
温度梯度
,
环形液池
