- Details
- Category: Конференции
- Published: 06 March 2023
- Hits: 2039
Монокристаллы полупроводниковых и других многофункциональных материалов являются основой создания изделий микроэлектроники, лазерной и другой техники. Подавляющее большинство монокристаллов получают из расплавов методами направленной кристаллизации, к которым относятся методы Чохральского, Бриджмена-Стокбаргера, Степанова, бестигельной зонной плавки (БЗП) и горизонтальной направленной кристаллизации (ГНК). Во всех этих методах на качество кристаллов влияет конвективный тепло- и массообмен в расплаве, особенно вблизи фронта кристаллизации (ФК), и тепловая история кристалла, т.е. поля температуры в кристаллах в процессе роста. От особенностей локального теплообмена зависят формы фронтов кристаллизации и поля температуры и градиентов температуры в затвердевшем материале, от которых зависит однородность кристаллографических характеристик кристаллов. Непосредственно на ростовых установках изучать конвективные процессы в расплавах и теплообмен кристаллов с окружающей средой в ростовой камере практически невозможно. Поэтому целесообразно исследования основных закономерностей конвективных процессов проводить комплексно, сочетая физическое и численное моделирование. В Институте теплофизики СО РАН были проведены исследования гидродинамики и теплообмена экспериментально и численно в условиях, характерных для основных методов направленной кристаллизации. Изучено влияние конвективного теплообмена на ФК и на поля температуры в кристаллах. Исследования выполнены в широком диапазоне значений чисел Прандтля: 0,05 ≤ Pr ≤ 2700, в режимах тепловой гравитационно-капиллярной и смешанной конвекции. При различных относительных высотах слоев расплавов в неподвижных и вращающихся тиглях. При различных отношениях радиусов тиглей и кристаллов исследовано влияние перепадов температуры между стенками тиглей и ФК и скоростей вращения кристаллов на формы ФК. Определены границы переходов от ламинарных к турбулентным режимам течения. В нестационарных режимах обтекания ФК изучено влияние амплитудно-частотных характеристик пульсаций температуры на мгновенные формы ФК.
