Kausējuma kustības ietekmes uz zonas formu rūpnieciskās kristālu audzēšanas peldošās zonas procesā modelēšana

Abstract

Darbā tiek modelēts silīcija monokristālu audzēšanas process ar peldošās zonas adatas acs metodi, izmantojot specializētu programmu fZone, kas ir verificēta liela diametra (4''-8'') kristālu audzēšanai ar ātrumiem līdz 4 mm/min. Atbilstoši Berlīnē veiktajai eksperimentu sērijai tiek veikti kausējuma zonas formas skaitliskie aprēķini relatīvi mazai 2'' sistēmai ar lieliem augšanas ātrumiem 5-8 mm/min gan neņemot, gan ņemot vērā kausējuma kustības ietekmi uz zonas formu. Analizējot HD ietekmi, tiek parādīts, ka konvektīvā siltuma pārnese kausējumā var būtiski ietekmēt temperatūras lauku un fāzu robežu formu. Aprēķinos iegūtie kristalizācijas frontes dziļumi tiek salīdzināti ar eksperimentālajiem mērījumiem, tiek parādīta divu skaitlisko atrisinājumu iespēja.

In the current work the floating zone growth of silicon crystals with the needle-eye technique is modeled using a specialized program fZone. So far the program has been verified for crystals of large diameters (4''-8'') and growth rates up to 4 mm/min. In the present work numerical calculations of the shape of phase boundaries have been carried out for relatively small 2'' system for large growth rates (5-8 mm/min) according to the series of experiments in Berlin. The calculations were performed with and without taking into account the melt motion. It is shown that convective heat transfer in melt can noticeably affect the temperature field and the shape of the phase boundaries. The calculated deflections of crystallization interface are compared with the experimental measurements, and the possibility of two numerical solutions is shown.