勾形磁場對硅單晶CZ生長過程影響的全局?jǐn)?shù)值分析.pdf

1、重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文勾形磁場對硅單晶CZ生長過程影響的全局?jǐn)?shù)值分析姓名：魏東海申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：熱能工程指導(dǎo)教師：李友榮20070416重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 英文摘要A B S T R A C T1 1 1 eg r o w t h o f l a r g ed i a m e t e r s i n g l ec r y s t a ls i l i c o n i so n e o f t h e a c t i v eb r

2、 a n c h e si ns i l i c o nm a t e r i a lr e s e a r c ha n d p r o d u c t i o n ．I ti s k n o w n f r o me x p e r i m e n t st h a tt h es h a p eo f t h eg r o w t hi n t e r f a c e ，t h et e m p e r a t u r ed i

3、s t r i b u t i o na n d t h eo x y g e nc o n c e n t r a t i o n a r es e n s i t i v e t ot h e m e l tm o t i o n ．I n o r d e r t ou n d e r s t a n d t h ee f f e c t so f t h e s t r e n g t ho f a c u s pm a g n

4、e t i cf i e l d o nt h et r a n s p o Rp h e n o m e n ai n t h eC Zf u r n a c ef o rt h es i n g l e —c r y s t a lg r o w t h o f s i l i c o n ，a s e t o f g l o b a ln u m e r i c a ls i m u l a t i o n si n aC Zf

5、u r n a c e ( c r u c i b l ed i a m e t e r ：7 ．2 c m ，c r y s t a l d i a m e t e r ：3 ．5 c m ，o p e r a t e d i n a 1 0 T o r t a r g o n f l o we n v i r o n m e n t ) i s c a r r i e do u t u s i n g t h ef i n i t

6、e - e l e m e n tm e t h o d ．I t i sa s s u m e d t h a tt h ef l o wW a sp s e u d o s t e a d y a x i s y m m e t r i cl a m i n a ri n b o t h t h em e l ta n dt h eg a s ，t h e m e l t i si n c o m p r e s s i b l e

7、a n dac o n s t a n tt e m p e r a t u r ei s i m p o s e do nt h eo u t e rw a l l o ft h eC Zf u m a c e , C o n v e c t i v ea n d c o n d u c t i v e h e a t t r a n s f e r s , r a d i a n t h e a t t r a n s f e r

8、b e t w e e nd i f f u s e s u r f a c e s a n dt h e N a v i e r - S t o k e se q u a t i o n sf o r g a sa n dm e l tp h a s e s a r e a l lc o m b i n e da n d s o l v e dt o g e t h e r ．T h u s ，t h ev e l o c i t i

9、 e sa n dt e m p e r a t u r e s o b t a i n e d a r eu s e dt oc a l c u l a t e t h e o x y g e nc o n c e n t r a t i o n ．T h e r e s u l t ss h o wt h a tt h es i l i c o nm e l tf l o wi s s u p p r e s s e db yt h

10、 ec u s pm a g n e t i cf i e l d ．W i t h t h e i n c r e a s i n go f m a g n e t i c f i e l ds t r e n g t h ，t w o t o r o i d a lr o l lc e l l sa r e f o u n d i nt h em e l t p 0 0 1 ．T h eo n e i nt h e u p s i

11、d eo f t h em e l t p o o li sd r i v e n b yb o t h t h e L o r e n t z a n dM a r a n g o n if o r c e , t h eo t h e r b y b o t ht h eL o r e n t zf o r c e a n d b u o y a n c yT h ei n c r e a s ei n m a g n e t i

12、cf i e l ds t r e n g t hd e p r e s s e st h ee f f i c i e n c yo f h e a tt r a n s f e rf r o mt h e c r u c i b l e t ot h ec r y s t a l ，a n dc o n s e q u e n t l yl e a d s t oi n c r e a s ei nt h eh e a t e r

13、p o w e r ,t h e m a x i m u mt e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e b e t w e e nt h e c r u c i b l e w a l l a n d c r y s t a l - m e l ti n t e r f a c e ，a n di n c r e a s ei nt h et e m p e r a t u r eg r a d

14、i e n t o nt h ec r y s t a l —m e l ti n t e r f a c ee x c e p tw h e nt h es t r e n g t ho fm a g n e t i c f i e l di s O ．0 5 T ．I na d d i t i o n , s u c ha n e n h a n c e m e n t o fm a g n e t i cf i e l ds t

15、r e n g t hl e a d s t h ec r y s t a l —m e l ti n t e r f a c es h a p e l e s sc o n v e xt o w a r d st h em e l t e x c e p t w h e n t h es t r e n g t ho f m a g n e t i cf i e l d i sO ．0 5 Ta n d 0 ．I T ．A s t h

16、 em e l tf l o w i ss u p p r e s s e d ，t h em a x i m u m o x y g e nc o n c e n t r a t i o n i si n c r e a s i n ga n d t h em i n i m u m o x y g e n c o n c e n t r a t i o n i sr e d u c i n g ．1 1 1 ea v e r a g

17、 eo x y g e n c o n c e n t r a t i o na l o n gt h em e l t - e r y s t a li n t e r f a c e r e d u c e s w h e n t h es t r e n g t ho f m a g n e t i cf i e l d i sl e s st h a n1 ．0 T ．W i t ht h ei n c r e a s i n