大直径、高质量单晶生长条件及优化的流体动力学研究

Czochralski技术是一种生长半导体、氟化物、氧化物等单晶的主要方法。在其生长晶体的过程中，控制熔融母液的对流和热输运是最为关键的工艺和艺术。为了生长大直径、高质量的单晶，一个新的对流控制技术- - 可调节旋转圆环Czochralski技术被提出。本研究拟对这一极具希望的晶体生长技术建立模型，通过有限体积法（已半自主发展的计算流体动力学程序和拟完全自主开发的稳定性分析程序）求解模型的流体动力学控制方程组和由其导出的稳定性分析控制方程组，对混合的自然对流、强迫对流和Marangoni对流进行数值模拟。我们将研究可调节旋转圆环插入熔融母液的深度、位置、以及其旋转方向和速度对结晶生长条件的影响和探索结晶生长的优化条件。新被提出的可旋转圆环Czochralski方法，在晶体材料生长工业中具有重大的潜在应用价值，本研究旨在为该新方法在未来结晶工业中可能的实际应用提供理论研究基础。