Mô Phỏng Số về sự Phân Bố Nồng Độ Tạp Chất Các bon trong Tinh Thể Sa phia Được Phát Triển Bằng Phương Pháp Czochralski
Email tác giả liên hệ:
phunt@hcmute.edu.vnDOI:
https://doi.org/10.54644/jte.2024.1450Từ khóa:
Mô phỏng số, Tinh thể sa phia, Phương pháp Czochralski, Nồng độ tạp chất, Phản ứng hóa họcTóm tắt
Trong nghiên cứu này, sự phân bố dòng chảy, nhiệt độ và nồng độ tạp chất trong sa phia nóng chảy bằng phương pháp Czochralski được nghiên cứu bằng mô hình số. Kết quả cho thấy độ lớn và sự phân bố của nồng độ tạp chất trong sa phia nóng chảy bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi dòng đối lưu và sự phân bố nhiệt, nguyên nhân là do cả số Prandtl và số Schmidt đêu có giá trị rất lớn. Dòng chảy đối lưu tạo ra một dòng xoáy bên trong sa phia nóng chảy, đi lên tại phía thành và đi xuống tại tâm của nồi chứa. Khi phản ứng hóa học giữa nhôm ô xít và vonfram được xét đến, vonfram ô xít có nồng độ cao nhất tại thành nồi chứa, nới có nhiệt độ lớn nhất trong hệ thống, và nồng độ của nó tại bề mặt rắn-lỏng của tinh thể sẽ tăng nếu xét từ điểm ba thể đến đường tâm của tinh thể. Khi các phản ứng hóa học của than chì được xét đến, nồng độ các bon là cực đại ở bề mặt tự do lỏng-khí, gần với vách nồi chứa và nồng độ các bon tại bề mặt rắn-lỏng của tinh thể giảm nếu xét từ điểm ba thể đến đường tâm của tinh thể.
Tải xuống: 0
Tài liệu tham khảo
M. S. Akselrod and F. J. Bruni, “Modern trends in crystal growth and new applications of sapphire,” Journal of Crystal Growth, vol. 360, pp. 134-135, 2012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2011.12.038
F. J. Bruni, C. M. Liu, and J. S. Sundberg, “Will Czochralski Growth of Sapphire Once Again Prevail?” Acta. Phys. Pol. A, vol. 124, pp. 213-218, 2013. DOI: https://doi.org/10.12693/APhysPolA.124.213
O. M. Bunoiu, T. Duffar, and I. Nicoara, “Gas bubbles in shaped sapphire,” Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials, vol. 56, pp. 123-145, 2010. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pcrysgrow.2010.09.001
A. Borodin, T. A. Steriopolo, V. O. Tatarchenko, and T. N. Yalovets, “Control over gas bubble distribution in shaped sapphire crystals,” Cryst. Res. Technol., vol. 20, pp. 301-306, 1985. DOI: https://doi.org/10.1002/crat.2170200303
D. V. Kostomarov, K. S. Bagdasarov, and E. V. Antonov, “Oxidation of Tungsten in the W-Al2O3 System at Temperatures from 2350 to 2500 K and Pressures from 1 to 105 Pa,” Inorganic Materials, vol. 47, pp. 152–155, 2011. DOI: https://doi.org/10.1134/S0020168511010079
H. Li, E. A. Ghezal, A. Nehabi, G. A. Goget, A. Brenier, and K. Lebbou, “Bubble defects distribution in sapphire bulk crystal grown by Czochralski technique,” Optical Materials, vol. 35, pp. 1071-1076, 2013. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optmat.2012.12.022
N. Stoddard, M. Seitz, M. Seitz, and W. Mushock, “Surface defects in EFG sapphire single crystals,” Journal of Crystal Growth, vol. 530, p. 125306, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2019.125306
I. Nicoara, D. Vizman, and J. Friedrich, “On void engulfment in shaped sapphire crystals using 3D modeling,” Journal of Crystal Growth, vol. 218, pp. 74-80, 2000. DOI: https://doi.org/10.1016/S0022-0248(00)00493-0
O. Bunoiu, T. Duffar, F. Theodore, J. L. Santailler, and I. Nicoara, “Numerical simulation of the flow field and solute segregation in Edge-Defined Film-Fed Growth,” Cryst. Res. Technol., vol. 36, pp. 707-717, 2001. DOI: https://doi.org/10.1002/1521-4079(200108)36:7<707::AID-CRAT707>3.0.CO;2-J
O. M. Bunoiu, J. L. Santailler, T. Duffar, and I. Nicoara, “Fluid flow and solute segregation in EFG crystal growth process,” Journal of Crystal Growth, vol. 275, pp. 799-805, 2005. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2004.11.052
L. Carroz and T. Duffar, “Tuning the sapphire EFG process to the growth of Al2O3/YAG/ZrO2:Y eutectic,” Journal of Crystal Growth, vol. 489, pp. 5-10, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2018.02.029
A. V. Borodin, V. A. Borodin, “Numerical simulation of the distribution of individual gas bubbles in shaped sapphire crystals,” Journal of Crystal Growth, vol. 478, pp. 180-186, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2017.08.028
H. Fang, L. Zheng, H. Zhang, Y. Hong, and Q. Deng, “Reducing melt inclusion by submerged heater or baffle for optical crystal growth,” Cryst. Growth Des., vol. 8, pp. 1840-1848, 2008. DOI: https://doi.org/10.1021/cg700815d
M. J. Hur, X. F. Han, H. G. Choi, and K. W. Yi, ‘Crystal front shape control by use of an additional heater in a Czochralski sapphire single crystal growth system,” Journal of Crystal Growth, vol. 747, pp. 24-30, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2016.12.078
B. Gao, S. Nakako, and K. Kakimoto, “Global Simulation of Coupled Carbon and Oxygen Transport in a Unidirectional Solidification Furnace for Solar Cells,” Journal of The Electrochemical Society, vol. 157, pp. H153-H159, 2010. DOI: https://doi.org/10.1149/1.3262584
T. P. Nguyen, Y. T. Hsieh, J. C. Chen, C. Hu, and H. B. Nguyen, “Effect of crucible and crystal rotations on the convexity and the thermal stress in large size sapphire crystals during Czochralski growth,” Journal of Crystal Growth, vol. 468, pp. 514-525, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2016.11.045
Z. Liu and T. Carlberg, “A model for dopant concentration in Czochralski silicon melts,” J. Electrochem. Soc., vol. 140, pp. 2052-2057, 1993. DOI: https://doi.org/10.1149/1.2220762
Tải xuống
Đã Xuất bản
Cách trích dẫn
Giấy phép
Bản quyền (c) 2024 Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ Thuật
Tác phẩm này được cấp phép theo Giấy phép quốc tế Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 .
Bản quyền thuộc về JTE.
