泡生法藍(lán)寶石單晶爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)對熱場影響的數(shù)值模擬研究.pdf

1、藍(lán)寶石單晶以其優(yōu)異的光學(xué)性能、機械性能和化學(xué)穩(wěn)定性,成為航空航天和軍事領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的光學(xué)窗口材料。目前,長晶工作者廣泛采用泡生法生長大尺寸藍(lán)寶石單晶。泡生法生長工藝是生長高質(zhì)量藍(lán)寶石單晶的保證,而熱場則是晶體生長品質(zhì)的決定因素。本文在35kg泡生法藍(lán)寶石單晶生長爐結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,采用CGSim軟件模擬研究上、下和側(cè)面隔熱屏與坩堝距離,加熱器與坩堝距離以及加熱器功率分配對藍(lán)寶石單晶生長熱場的影響分析,總結(jié)泡生法單晶生長爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對對流場和溫

2、度場、軸向和徑向溫度梯度以及VonMises應(yīng)力的影響程度。結(jié)果表明,生長爐內(nèi)的各結(jié)構(gòu)對熱場均有不同程度的增強或者減弱,尤以加熱器與坩堝位置和加熱器功率分配對熱場的影響程度最大。進而分析現(xiàn)階段泡生法生長85kg藍(lán)寶石常見生長缺陷成因,包括重熔多晶、晶體中含有雜質(zhì)和氣泡、生長斷裂等。結(jié)合CGSim軟件對生長熱場模擬分析發(fā)現(xiàn),產(chǎn)生重熔多晶是由于熔體對流中含有兩個或者多個獨立渦流導(dǎo)致熔體密度不均,生長不協(xié)調(diào);晶體生長中含有雜質(zhì)和氣泡是由于溫度