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
彭岚
,
毛娜
,
王飞
,
周洋
工程热物理学报
为了了解双向温度梯度作用下Cz液池内复杂流动和传热特性,利用有限容积法对底部施加不同垂直热流密度(3.0～4.0 W/cm2)的Cz结构内硅熔体流动进行了三维数值模拟.结果表明,当3.0 W/cm2≤q≤3.4 W/cm2时,液池内为稳态轴对称流动,自由表面上温度波动呈直辐条结构,液池内最高温度出现在坩埚侧壁(即Th);当3.6 W/em2≤q≤4.0W/cm2时,流动失稳,液池内总体温度水平提高,最高温度高于壁面温度,其出现的位置离开壁面逐渐向液池中心移动.
关键词:
热毛细对流
,
Cz结构
,
数值模拟
