チョクラルスキー法による大口径品質単結晶作製の為の対流制御と最適育成条件探索

使用直拉法进行大直径优质单晶生产的对流控制和最佳生长条件搜索

• 批准号: 03F00053
• 负责人: 川添 良幸
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03F00053/
• 关键词: LiCaAlF6結晶; 単結晶育成; チョクラルスキー法; 流体計算; マランゴニ対流; 材料設計; 宇宙実験; 微小重力

チョクラルスキー法はもっとも重要な単結晶作製方法である。本研究では紫外領域の全固体レーザー材料として期待されているLiCaAlF6(LiCAF)単結晶の最適作製条件を数値計算により求めることを目的とした。計算による最適条件の判定には成長速度、界面の形状および対流の安定性を利用し、最適な種結晶回転速度、結晶と坩堝の幾何学的配置を求めた。本研究で活用した流体計算は通常の流体計算コード(商用プログラムであるPhoenicsを利用)にマランゴニ対流を計算するサブルーチンをユーザールーチンとして取り込み、より実際の単結晶育成条件に近いモデルを構築した。このマランゴニ対流は自由表面の表面張力の差に起因する対流であり、通常の環境下では自然対流の方がはるかに大きく観察されない。そのために本研究で開発したユーザールーチンの妥当性を宇宙実験で行われる液柱(液体の柱、微小重力下では数センチの液体の柱が作製可能)に見られるマランゴニ対流をシミュレートした。液柱の高さと半径のアスペクト比と温度差によるマランゴニ対流の変化を再現でき、温度差により層流から、振動流、乱流への遷移の様子も観察できた。また、液柱の自由表面の曲率の違いによるマランゴニ対流への影響も確認した。LiCaAlF6の温度による粘性、密度の変化を入力したデータを用いた流体計算結果は2インチの結晶を作製することが可能なことが示された。この計算過程で、坩堝のサイズが大きくなれば界面を平滑に保っための種結晶の回転速度は小さくすべきこと、液体の高さや結晶のサイズが小さくなると対流を安定に保つ回転速度は速くすべきことがわかった。さらに大口径単結晶作製条件を見いだすべく研究を継続している。

In this paper, the important results of the method are used as the method. In this study, all-solid materials in the ultraviolet field are expected to be tested by LiCaAlF6 (LiCAF). The number of operating conditions is calculated. The optimal conditions are calculated to determine the growth rate, the shape of the interface, the stability of the flow, the return speed of the most kinds of crystals, and the configuration of the crystal crucibles. In this study, we usually use fluid calculation methods (commercial applications). We use Phoenics to calculate the flow of fluids. In this study, we usually use fluid calculation methods. The cause of the difference in surface force on the free surface is due to the natural flow in the environment. in general, the natural flow in the environment is the cause of the difference. The purpose of this study is to determine the appropriateness of the operation of a liquid column (liquid column, micro-gravity column) in the universe. The height of the liquid column, the radius, the temperature difference, the vibration flow, the turbulent flow, the temperature difference, the vibration flow, the turbulent flow, the temperature difference, the flow, the vibration, the turbulence, the temperature difference, the The curvature of the free surface of the liquid column, the curvature of the free surface, the curvature of the free surface of the liquid column. LiCaAlF6 temperature viscosity, density change, input force, temperature, viscosity, density, temperature, viscosity, density, The process is calculated, the interface is smooth, the temperature is low, and the flow is stable. In this paper, the conditions of large caliber structure are introduced, and the conditions are studied.

项目成果

Zhong Zeng, Jingqiu Chen, Hiroshi Mizusaki, Kiyoshi Shimamura, Tsuguo Fukuda, Yoshiyuki Kawazoe: "Three-dimensional Oscillatory Convection of LiCaAlF6 Melts in Czochralski Crystal Growth"J.Cryst.Growth. 252. 538-549 (2003)

曾忠、陈景秋、Hiroshi Mizusaki、Kiyoshi Shimamura、Ttsuguo Fukuda、Yoshiyuki Kawazoe：“直拉晶体生长中 LiCaAlF6 熔体的三维振荡对流”J.Cryst.Growth。