Gāzes plūsmas ietekmes uz zonas formu un piemaisījumu pārnesi modelēšana peldošās zonas procesā

Abstract

Darbā tiek veikta silīcija monokristālu audzēšanas ar peldošās zonas metodi matemātiskā modelēšana. Izveidotais matemātiskais modelis ļauj aprēķināt gāzes plūsmu un tās radīto papildus dzesēšanu uz silīcija virsmām. Tāpat ir izveidots vienots modelis piemaisījumu pārnesei gāzē un kausējumā, kas apraksta piemaisījumu ievadīšanu no atmosfēras.

Jaunizveidotie modeļi tika sajūgti ar esošo modeļu sistēmu. Modeļu kopums realizēts datorprogrammu veidā, galvenokārt uz atvērtā koda bibliotēkas OpenFOAM bāzes. Tika veikti peldošās zonas procesa skaitliskie aprēķini, kuros pētīta gāzes un kausējuma plūsma un to ietekme uz silīcija fāzu robežvirsmām, kā arī piemaisījumu pārnese gāzē un kausējumā.

In the present work mathematical modeling of floating zone silicon single crystal growth is carried out. The developed mathematical model allows to calculate the gas flow and additional cooling at silicon surfaces caused by it. Additionally, a unified model of the dopant transport in the gas and melt is developed, which describes doping from the atmosphere.

The developed models have been coupled with the existing system of models. The set of models is implemented in computer programs, mainly based on the open source library OpenFOAM. Numerical calculations of the floating zone process have been carried out in which gas and melt flow and their influence on the silicon phase boundaries as well as dopant transport in the gas and melt was investigated.