数値シミュレーションによる磁場印加大口径単結晶育成実現のための予測手法の確立

利用数值模拟建立利用磁场实现大直径单晶生长的预测方法

• 批准号: 13750703
• 负责人: 赤松 正人
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Akita Prefectural University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750703/
• 关键词: チョクラルスキー法; シリコン; 空気; 数値解析; 水平方向磁場; 垂直方向磁場; 回転磁場; 磁化力

本研究において,単結晶育成条件下における電気伝導性の良い流体,および,電気伝導性の悪い流体が磁場印加下でどのような挙動を示すか数値シミュレーションを行った.この結果以下の知見を得た.電気伝導性が良い流体1.垂直磁場を回転流体に印加しても磁場の効果は無い事がわかった.2.水平方向磁場を回転流体に印加するとその流れが強く抑制される事がわかった.3.回転磁場の回転速度が回転流体のそれと異なる時だけ磁場印加の効果が現れ,この時回転磁場と同一の速度で流体が回転することがわかった.これら各種磁場印加下における流体の挙動は,流体内に発生する電気的な場を可視化することでうまく説明する事ができた.さらに,水平方向磁場印加下で育成される単結晶の形状がなぜ楕円形となるかを,流れ場,温度場および電気的な場から解明した.電気伝導性が悪い流体これまで電気伝導性の悪い流体に磁場を印加しても流れを制御することはできないと考えられていた.しかしながら,強力な磁場印加下では今まで無視されていた磁化力が顕在化する.そこで,酸化物単結晶融液等の電気伝導性の悪い熱対流をこの力によって制御することを考えた.まず,研究の第一段階として,磁場によって空気の自然対流を制御できるか否かを数値解析によって検討した.この結果,空気のような電気伝導性が無い流体においても磁場によって流れが制御できる可能性があることが示された.この結果は,電気伝導性の悪い融液からの単結晶育成において新しい対流制御技術となる可能性があると思われる.

In this study, under the condition of single crystal growth, electrically conductive fluids with good conductivity were studied. The following results are known. 1. The vertical magnetic field causes the return fluid to rotate and the magnetic field to rotate. 2. The horizontal magnetic field causes the return fluid to rotate and the magnetic field to rotate. 3. The return velocity of the return magnetic field causes the return fluid to rotate and the magnetic field to rotate and the magnetic field to rotate and rotate at the same velocity. The fluid moves under various magnetic fields, and the electric field generated in the fluid is visualized. Now, under the horizontal magnetic field, the crystal shape of the crystal is different from that of the crystal shape, the flow field, the temperature field and the electric field. Electrical conductivity of the fluid, electrical conductivity of the fluid, magnetic field, electrical conductivity of the fluid, electrical conductivity of the fluid. Under strong magnetic field, the magnetization force is ignored. In this paper, the electric conductivity of acidified liquid crystal melt and so on is studied. In the first stage of the study, the magnetic field is used to control the natural flow of air. As a result, the electrical conductivity of the air and the magnetic field are different from those of the fluid and the magnetic field. As a result, it is possible to develop new flow control techniques for electrically conductive liquid crystals.

项目成果

M.AKAMATSU, M.HIGANO, H.OZOE: "Convectional control in silicon melts under a rotating magnetic field"Proceedings of Advances in Computational Heat Transfer. Vol.2. 1113-1120 (2001)

M.AKAMATSU、M.HIGANO、H.OZOE：“旋转磁场下硅熔体的对流控制”计算传热进展论文集。

M.AKAMATSU, M.HIGANO, H.OZOE: "Convectional control in silicon melts under a rotating magnetic field"Proceedings of Advances in Computational Heat Transfer II. Vol.2. 1113-1120 (2001)

M.AKAMATSU、M.HIGANO、H.OZOE：“旋转磁场下硅熔体的对流控制”计算传热进展论文集 II。

M.AKAMATSU, M.HIGANO, Y.TAKAHASHI, H.OZOE: "Behavior of air in a vertical cylindrical container with the temperature boundary condition of the floating zone crystal growth process under a strong magnetic field"Proceedings of 2001 IAMS International Semina

M.AKAMATSU、M.HIGANO、Y.TAKAHASHI、H.OZOE：“强磁场下浮区晶体生长过程的温度边界条件下立式圆柱容器中空气的行为”2001年IAMS国际研讨会论文集

M.AKAMATSU, M.HIGANO, Y.TAKAHASHI, H.OZOE: "Two-dimensional numerical computation for natural convection of air in a vertical cylindrical container under both gravitational and magnetizing forces"Proceedings of the First International Symposium on Advance

M.AKAMATSU、M.HIGANO、Y.TAKAHASHI、H.OZOE：“重力和磁力作用下立式圆柱容器内空气自然对流的二维数值计算”第一届国际先进研讨会论文集

M.AKAMATSU, M.HIGANO, Y.TAKAHASHI, H.OZOE: "Convectional mode and electrical field in silicon melts under vertical, horizontal and rotating magnetic fields"Numerical Heat Transfer, Part A, Applications. Vol.42 No.1-2. 33-54 (2002)

M.AKAMATSU、M.HIGANO、Y.TAKAHASHI、H.OZOE：“垂直、水平和旋转磁场下硅熔体中的对流模式和电场”数值传热，A 部分，应用。