Piemaisījumu transporta kausējumā 3D matemātiskā modelēšana peldošās zonas silīcija monokristāla audzēšanas procesā

Abstract

Darbs ir veltīts silīcija monokristāla audzēšanas peldošās zonas procesa, izmantojot adatas acs tehniku, skaitliskajai modelēšanai. Pamatojoties uz to, ka uz atklātās kušanas frontes eksistē plāns šķidrā silīcija slānis, kas ieplūst kausējumā pa kakliņa ārējo daļu, un ka piemaisījumu ievadīšana notiek caur argona atmosfēru, tiek ievesti precizēti robežnosacījumi kausējuma ātrumam un piemaisījumu koncentrācijai, un tiek pētīta to ietekme uz piemaisījumu koncentrācijas sadalījumu kausējumā. Aprēķini tiek veikti ar iepriekš izstrādātām programmām FZone un FZSiFOAM (uz atvērtā koda bibliotēkas OpenFOAM bāzes), tiek iegūti īpatnējās pretestības radiālie sadalījumi izaudzētajā monokristālā, un veikts to salīdzinājums ar eksperimentu (Leibniz Institute for Crystal Growth, Berlīne).

Present work is devoted to the numerical modelling of silicon single crystal growth with floating zone method, using needle-eye technique. Because of thin liquid silicon film, which flows into melt along the outer part of the neck, and because of doping from argon atmosphere, precised boundary conditions for melt velocity and dopant concentration are introduced. The influence of them on the distribution of dopants in the melt is investigated. Calculations are performed with pre-developed programs FZone and FZSiFOAM (on the base of open-source code library OpenFOAM), radial distributions of single crystal resistivity are obtained and compared with experimental data (Leibniz Institute for Crystal Growth, Berlin).