Augstfrekvences elektromagnētiskā laukā radīto silīcija kušanas frontes struktūru modelēšana

Abstract

Darbā pētīta nevienmērīgas silīcija kušanas frontes veidošanās peldošās zonas monokristālu audzēšanas procesā. Tiek izteikta hipotēze, ka šīs parādības cēlonis ir inducēto elektrisko strāvu koncentrēšanās kausējumā, kas saistīta ar materiāla īpašību atšķirībām cietam un šķidram silīcijam. Lai aprakstītu nestacionāro kušanas-kristalizācijas procesu, tiek izstrādāts matemātiskais modelis, kas apskata saistītus temperatūras, elektromagnētisko un fāzes laukus. Matemātiskais modelis ar Octave/Matlab valodas palīdzību tiek realizēts aprēķinu programmas veidā. Iegūtie aprēķinu rezultāti parāda kausējuma struktūru veidošanos un to klātbūtnes fizikālos efektus. Tiek demonstrēti skaitliski pētījumi silīcija materiāla īpašību ietekmei uz struktūru veidošanos.

Present work investigate causes of inhomogeneous silicon melting during floating-zone single crystal growth. It is proposed that this phenomenon is caused by the concentration of electric current in the melt due to the different material properties of silicon melt and solid. Coupled model of electromagnetic, temperature and phase change field is developed and used to describe the transient melting-solidification process. Octave/Matlab script language is used for the implementation of this model. Calculation results demonstrate formation of the melt structures and physical effects of their presence. Numerical studies showing influence of silicon material properties on structure formation are presented.