王凯
,
郭余庆
,
王鸣
,
葛楠楠
人工晶体学报
采用有限元法,对泡生法生长蓝宝石晶体不同生长阶段固液界面的形状和温度梯度进行模拟计算,探讨分析了生长速率对放肩、等径阶段蓝宝石生长的影响.结果表明:固液界面凸出度在放肩阶段较大,在等径阶段凸出度相对较小,固液界面温度梯度随着晶体生长不断减小.在合理速率范围内,放肩阶段0～2 mm/h,速率对固液界面的影响很小,等径阶段2～5 mm/h,速率对固液界面的影响越来越大,固液界面温度梯度和形变均随速率的增大而减小.利用模拟结果,调节实际晶体生长工艺参数,成功长出80 kg的大尺寸高质量蓝宝石晶体.
关键词:
泡生法
,
蓝宝石晶体
,
有限元
,
固液界面
,
生长速率
涂凡
,
苏小平
,
张峰燚
,
黎建明
,
丁国强
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2011.04.024
在VGF法生长6英寸GaAs单晶的实际生长过程中,坩埚与坩埚托之间难以实现完全的理想贴合.坩埚与埚托之间的空隙对晶体生长过程中的温场和固液界面形状影响较大.通过模拟计算5种不同的空隙形状时的温场与热应力分布,发现随着空隙面积的增大,固液界面在轴向上的位置逐渐下降.在锥形空隙情况下,得到一个平坦的固液界面.设计了两种不同的空隙填充方案,模拟计算的结果表明,液态Ga完全填充时,在晶体轴向上热应力的分布较为平缓,有利于生长低位错、高质量的GaAs单晶.
关键词:
垂直梯度凝固
,
数值模拟
,
空隙
,
固液界面
,
热应力分布
刘旭峰
,
李秋书
,
杜卫东
,
李仁兴
,
翟启杰
材料科学与工艺
本文研究了凝固速率对1Cr18Ni9Ti不锈钢定向凝固组织及其固液界面稳定性转变规律的影响.结果表明,在某特一定的温度梯度下,随着凝固速度的增加,定向凝固的固液界面由平面转变为胞状晶,再转变为树枝晶.研究发现,随着凝固速率的增大,定向凝固组织枝晶形貌逐渐细化,枝晶间距减小.
关键词:
1Cr18Ni9Ti钢
,
定向凝固
,
凝固速度
,
固液界面
,
连铸
蔡迅
,
黎建明
,
刘春雷
,
李楠
人工晶体学报
采用晶体生长数值模拟软件CrysMAS对泡生法生长蓝宝石晶体过程的温场进行了研究,利用数值模拟结果来调节晶体生长实验的生长速率,成功的长出了质量为91.3 kg的高质量蓝宝石晶体,并将模拟结果与实验结果进行了对比.结果表明:数值模拟结果能很好的反映出晶体在不同时刻的生长状态.晶体在生长初期应保持较低的生长速度,在等径生长阶段,晶体的最大生长速度应低于1002 g/h.
关键词:
泡生法
,
蓝宝石
,
数值模拟
,
固液界面
,
生长速度
李进
,
张洪岩
,
高忙忙
,
周锐
,
薛子文
,
梁森
,
李国龙
,
李海波
,
何力军
人工晶体学报
大直径化是太阳能光伏用单晶硅发展的趋势之一.由于炉体结构的增大,炉内气体流场的变化对晶硅生长过程产生了一定的影响.本文采用CGSim晶体生长软件,系统分析了氩气进口流速对固液界面,热应力和晶体氧含量的影响.结果表明,随氩气流速的增加,固液界面高度逐渐下降,当氩气流速为中等范围时,固液界面波动最低,有利于提高拉晶过程的稳定性;另一方面,三相交界处热应力最大值随氩气流速的增加而降低,固液界面热应力波动幅度随氩气流速的增加而增加,综合两方面考虑,确定采用中等氩气流速(0.9～1.5 m·s-1)工艺可有效避免断晶等缺陷的发生.同时,在中等氩气流速范围内,晶体中心处的氧含量下降至6.55×1017 atm/cm3(氩气流速为1.5m·s-1时),与低氩气流速时相比,氧含量降低了18％.
关键词:
单晶硅
,
氩气流场
,
固液界面
,
氧含量
刘方方
,
左然
,
汪传勇
人工晶体学报
在泡生法蓝宝石单晶生长中,固液界面形状对晶体生长质量影响极大.本文针对泡生法蓝宝石晶体生长进行数值模拟,研究了晶体半透明性、放肩角、底部钼屏保温层厚度、加热器侧部和底部功率分配比等对固液界面形状的影响.模拟结果发现:不考虑蓝宝石晶体的半透明性,则固液界面凹向熔体生长,反之则固液界面凸向熔体生长；放肩角增大、底部钼屏保温层增厚,都造成固液界面凸度减小；加热器侧部与底部的功率比增大,则固液界面凸度增大.实际的固液界面形状取决于多种参数的综合作用.
关键词:
泡生法
,
蓝宝石晶体
,
数值模拟
,
固液界面
滕冉
,
戴小林
,
徐文婷
,
肖清华
,
周旗钢
人工晶体学报
通过对28英寸热场生长300 mm硅单晶过程中结晶速率、固液界面形状、晶体中热应力及晶体中氧含量的数值计算提出了在该热场条件下热屏的优化方案.数值计算结果表明:对热屏底端与晶体表面和熔体自由液面的距离以及热屏材料(优化前热屏使用单一石墨材料,优化后采用辐射率较高的内壁材料结合反射率较高的外壁材料组成复合式热屏)的优化可以减少主加热器对晶体的热辐射使得固液界面更加平坦,藉此增加结晶速率,减小晶体内热应力和熔体中氧含量.
关键词:
硅单晶
,
数值模拟
,
热屏
,
固液界面
蔡英文
,
俞露
,
许振明
,
李建国
,
傅恒志
人工晶体学报
doi:10.3969/j.issn.1000-985X.1998.02.008
通过传热分析,给出了定向凝固过程中界面速率对机械牵引速率的响应函数,指出在低速凝固条件下,界面速率可以视为与牵引速率相等;而在高速凝固时界面速率相对于牵引速率存在滞后现象.两个速率保持同步的上限值受到冷却环境、试样尺寸、合金热物理性质等的影响.液相前沿的温度梯度与冷却介质、加热方式以及合金体系有关.在此基础上,分析了实现稳定的亚快速定向凝固的条件.
关键词:
定向凝固
,
界面速率
,
牵引速率
,
固液界面
,
热传输
刘方方
,
左然
,
苏文佳
人工晶体学报
针对泡生法蓝宝石单晶生长的不同生长阶段的温场、流场和固液界面形状进行数值模拟研究.并分析了加热器相对坩埚的轴向位置和不同生长速率对蓝宝石单晶生长的影响.结果表明:在蓝宝石单晶生长中,在靠近坩埚壁面和固液界面的熔体内,等温线密,温度梯度较大;在靠近坩埚底部的熔体内,等温线稀疏,温度梯度较小.随着晶体高度的增加,熔体对流由放肩阶段的两个涡胞变成等径阶段的一个涡胞,熔体平均温度有小幅度下降;加热器相对坩埚的轴向位置对晶体生长炉内温场和固液界面形状影响很大,随着加热器位置上移,晶体内平均温度升高,温度梯度减小;熔体内平均温度降低,温度梯度增大.同时固液界面凸度增大.随着晶体生长速率增大,固液界面凸度增大,界面更加凸向熔体.
关键词:
蓝宝石
,
泡生法
,
数值模拟
,
固液界面
杨琳
,
左然
,
苏文佳
,
娄中士
材料导报
利用计算机模拟对泡生法蓝宝石单晶各生长阶段的热应力进行了分析,发现晶体中最大热应力位于籽晶与新生晶体交界处或靠近固液界面的晶体边缘,其次位于晶体肩部.在此基础上,针对某一生长阶段讨论了加热器位置和坩埚形状对晶体中热应力分布的影响.结果表明:固液界面处的热应力随着加热器轴向中点与熔体轴向中点的距离L的增加先减后增,当L为190mm时,晶体中热应力最小；随着坩埚底部倒角半径的增加,固液界面处热应力呈上升的趋势.
关键词:
泡生法
,
蓝宝石单晶
,
数值模拟
,
固液界面
,
热应力
