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垂直Bridgman多组元化合物晶体生长热质对流
  • ISSN号:0253-231X
  • 期刊名称:《工程热物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TN304[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]西安交通大学多相流国家重点实验室,陕西西安710049
  • 相关基金:国家自然科学基金重点资助项目(No.50336040);新世纪优秀人才支持计划(No.NCET-04-0923)
中文摘要:

在垂直Bridgman晶体生长装置中,熔体的热质对流是由于温度梯度和浓度梯度间的相互作用引起的,而温度梯度和浓度梯度由晶体热物性和生长炉结构所决定。由于温度梯度和浓度梯度的耦合作用,坩埚中熔体的流动结构形式多样,由流动引起的溶质分布也呈多种形式。本文以GeSi多组元化合物半导体晶体为对象,数值研究了垂直Bridgman晶体生长过程中的热质对流现象,分析了热Rayleigh数、GeSi晶体热物性、生长炉结构对热质对流和径向溶质分凝的影响规律。结果表明:在垂直Bridgman装置中,熔体的热质对流是由于生长炉热边界条件的不连续性和晶体熔-固两相热物性不匹配引起的;随着熔体流动强度的增加,径向溶质分凝出现两个极小点,所以单纯地抑制或加强熔体对流强度并不一定能改善径向溶质分凝现象。

英文摘要:

The thermosolutal convection during directional solidification of multi-element compound crystals alloy in vertical Bridgman configuration arises from the interaction between temperature and solute gradients in the bulk melt. Both the gradients are determined by the alloy's thermophysical properties and the design of the growth configuration. The flow patterns and the solute profiles caused by the thermosolutal convection have an extremely rich structure. In this paper, taking GeSi binary alloy for example, a numerical analysis of thermosolutal convection in vertical Bridgman furnace was performed to study the effects of thermal Rayleigh Number, thermophysical properties and the design parameters of growth configuration on the thermosolutal convection and radial solute segregation. The results showed that the flow in the melt is driven by both the discontinuity of thermal boundary conditions and the difference of the thermophysical properties between melt and crystal. Meanwhile, the radial solute segregation undergoes two minima when the intensity of flow increases. So, the measures that aim at reducing the intensity of thermosolutal convection may not improve the radial solute segregation.

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期刊信息
  • 《工程热物理学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国工程热物理学会 中国科学院工程热物理研究所
  • 主编:徐建中
  • 地址:北京2706信箱
  • 邮编:100080
  • 邮箱:xb@mail.etp.ac.cn
  • 电话:010-62584937
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-231X
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2091/O4
  • 邮发代号:2-185
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:21026