Liela diametra silīcija kristālu audzēšanas ar pjedestāla procesu skaitliskā modelēšana : promocijas darbs (zinātnisko publikāciju kopa) iesniegts doktora grāda fizikā iegūšanai

Abstract

Šis darbs ir veltīts silīcija kristālu audzēšanas ar pjedestāla metodi (rentabla alternatīva peldošās zonas procesam) skaitliskajai modelēšanai. Aplūkotajā pjedestāla procesa versijā sildīšana ir realizēta ar augstfrekvences induktoru, kas atrodas virs pjedestāla, un vidējas frekvences induktoru, kura vijumi aptver pjedestāla sānu virsmu. Darbā ir aprakstīta siltuma pārneses un fāzu robežu modelēšana, lielākajā daļā aprēķinu neņemot vērā kausējuma plūsmu. Augstfrekvences induktora forma tika optimizēta, izmantojot gradienta metodi. Lai novērstu kausējuma centra sasalšanu, attālums starp kušanas un kristalizācijas fronšu centriem tika izmantots kā mērķa funkcija. Kristālu audzēšanai ar diametru 100 mm tika iegūta optimāla augstfrekvences induktora forma un tika piedāvāts sildīšanas jaudas izmaiņas algoritms konusa fāzes realizācijai.

The present work is devoted to the numerical modelling of silicon crystal growth with pedestal process – a cost-effective alternative to floating zone process. In this version of the pedestal process, heating is realized with a high-frequency inductor (above the pedestal) and middle-frequency inductor (around the pedestal). The present work describes modelling of heat transfer and phase boundaries, neglecting the melt flow in most cases. The shape of high-frequency inductor was optimized, using the algorithm of gradient descent. The distance between the centers of melting and crystallization interfaces was used as a target function to prevent melt center freezing. For crystal diameter of 100 mm, the optimal high-frequency inductor shape was obtained and an algorithm of the change of heating power during the cone phase was proposed.