敬成君
,
高辉
,
贾琛霞
,
塚田隆夫
工程热物理学报
晶体生长炉内高温热辐射和熔液对流十分复杂,使分析整个生长炉内传输现象的全局热分析模型一直停留在轴对称准静态假定上.本文考虑熔液对流的三维性和非定常性,构筑了三维全局热分析模型,讨论了熔液对流三维性和非定常性的影响.结果表明:本文模型预测的晶体成长界面反转临界雷诺数大大降低,更接近实际.
关键词:
全局热分析
,
熔体对流
,
内部热辐射
,
界面反转
狄晨莹
,
左然
,
苏文佳
材料导报
针对磁场在晶体生长中的应用,综述了近年来该领域数值模拟和实验研究的进展,包括静态磁场和动态磁场的产生原理及其在晶体生长中的效应.分析了晶体生长过程中存在的主要流动.综述了晶体生长过程中磁场力对导电熔体对流、固液界面形貌和杂质分布的影响,重点分析了磁场在直拉法单晶硅和定向凝固法多晶硅生长过程中的应用,总结了该领域当前存在的问题及其发展趋势.
关键词:
静态磁场
,
动态磁场
,
晶体生长
,
熔体对流
,
单晶硅
,
多晶硅
贾琛霞
,
敬成君
,
高辉
,
塚田隆夫
工程热物理学报
本文在平坦自由表面非定常三维全局热分析模型的基础上,考虑自由表面形状的弯曲性,通过大量数值模拟,研究了弯曲自由表面对熔液流动、炉内全局温度场分布等的影响.研究表明:弯曲自由表面更易引起熔液流动振荡,且降低晶体生长界面反转的临界Re数,使结果更接近实际,从而使单晶生长全局热分析模型比前文更完善.
关键词:
全局热分析
,
熔体对流
,
界面反转
,
自由表面形状
刘鑫
,
刘立军
,
王元
,
柿本浩一
工程热物理学报
利用块结构化网格对一典型工业用单晶硅cz结晶炉进行离散,对炉内硅熔体的对流换热、所有部件内的传导换热和炉腔内的辐射换热进行整体耦合求解.针对大尺寸坩埚内的硅熔体湍流,分别应用低雷诺数k-ε模型、标准k-ε模型和k-ε两层湍流模型进行模化.通过比较分析发现,应用三种湍流模型都能预测高温硅熔体的湍流结构,且基本一致,但各模型中对近固壁湍流的不同处理方法对固液凝固界面形状的模拟结果有较显著的影响.
关键词:
全局模拟
,
晶体生长
,
湍流模型
,
熔体对流
苏文佳
,
左然
,
狄晨莹
,
程晓农
人工晶体学报
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Ωs＜Ωs(C)时,增大晶转,固/液界面更向上凹,当Ωs＞Ωs(C)时,增大晶转,固/液界面更向下凹.
关键词:
晶体生长
,
Cz硅
,
数值模拟
,
熔体对流
,
固/液界面
高忙忙
,
薛子文
,
李进
,
董法运
,
梁森
,
李海波
,
王丽
人工晶体学报
用专业晶体生长软件(CG-Sim)对制备太阳能级准单晶硅用真空感应铸锭炉的热场结构以及在熔炼过程中硅熔体的流动行为进行了研究.结果表明,熔体中电磁力是熔体流动的驱动力之一,并且感应线圈与熔体高度的比值(k)对熔体内电磁力的大小和分布具有很大的影响,当k值为1.2时,熔体内形成一个上下贯通的涡流,有利于杂质的挥发.同时,当感应线圈频率在3000～5000 Hz范围时,熔体对流强度较低,可以增加坩埚-熔体边界层的厚度,降低熔体中的氧含量.
关键词:
准单晶硅
,
感应熔炼
,
热场结构
,
熔体对流
高辉
,
敬成君
,
贾琛霞
,
塚田隆夫
工程热物理学报
本文应用既有非定常三维全局热分析模型,通过大量的数值模拟,研究了单晶生长炉中熔液对流三维性和非定常性对熔体流动和全局热分析等影响.研究表明:熔液流动的三维性和非定常性起着非常重要的作用,它使品体成长界面发生转变的Re数大大降低,使模礅结果更接近实际.同时,研究揭示了熔液内行进波的存在和其传播规律.
关键词:
全局热分析
,
熔体对流
,
界面反转
,
行进波
罗玉峰
,
刘杰
,
张发云
,
饶森林
,
胡云
人工晶体学报
利用基于有限元的软件COMSOL Muhiphysics对多晶硅定向凝固过程进行了一系列二维数值模拟,研究了勾形磁场(CMF)对多晶硅定向凝固过程的影响.模拟分别在线圈电流设为0A、10 A、20A、30 A和40A的情况下进行.结果表明:CMF能有效抑制熔体的对流,特别是对坩埚侧壁附近的熔体.CMF可以影响结晶时的固液界面,使结晶初期凸形结晶界面变得平滑.电流从0A逐渐均匀增加到40A时,施加于熔体上的磁场也逐渐增加,熔体的最高流速逐渐减小,而且最高流速的减小量呈现出先增加后减小的趋势.
关键词:
定向凝固
,
磁场
,
熔体对流
,
数值模拟
,
多晶硅
