Magnētisko lauku ietekmes uz kausējuma kustību 3D skaitliskā modelēšana peldošās zonas kristālu audzēšanas procesam

Abstract

Anotācija Darbs ir veltīts šķidruma kustības, temperatūras lauka un piemaisījumu pārneses trīsdimensionālai (3D) nestacionārai matemātiskajai modelēšanai izkusušajā zonā industriālajam peldošās zonas (PZ) silīcija monokristālu audzēšanas procesam ar papildus pieliktiem maiņstrāvas un līdzstrāvas magnētiskajiem laukiem. Šiem mērķiem ir izveidota noslēgta matemātisko modeļu un bezmaksas programmatūras sistēma. Ir veikta kausējuma kustības ietekmes uz īpatnējās pretestības sadalījumu izaudzētā kristālā maiņstrāvas un līdzstrāvas magnētisko lauku klātbūtnē 3D nestacionāra modelēšana. Tika pētīts nestacionārs kausējuma ātruma un kristāla augšanas ātruma fluktuāciju process kristalizācijas frontes tuvumā. Tika analizēta šo fluktuāciju ietekme uz piemaisījumu segregāciju un tādejādi uz īpatnējās pretestības izkliedi izaudzētajā kristālā. Atslēgas vārdi: matemātiskā modelēšana, silīcija monokristāli, magnētiskais lauks

Abstract This work is devoted to three dimensional (3D) unsteady mathematical modeling of fluid motion, temperature field and dopant transport in molten zone of industrial floating zone (FZ) silicon single crystal growth process with additionally applied AC and DC magnetic fields. For these purposes a complete system of mathematical models and license free software is developed. The 3D unsteady modeling of the influence of the melt motion on distribution of resistivity in the grown crystal in the presence of AC and DC magnetic fields is performed. The unsteady melt velocity and crystal growth velocity fluctuation process near the crystallization interface is studied. The influence of these fluctuations on the dopant segregation and consequently the dispersion of the resistivity in the grown crystal is analyzed. Keywords: mathematical modeling, silicon single crystals, magnetic field