勾形磁場(chǎng)下分離結(jié)晶法生長(zhǎng)CdZnTe晶體的全局?jǐn)?shù)值分析.pdf

1、傳統(tǒng)的熔體生長(zhǎng)法有Czochralski提拉法和Bridgman定向凝固法，這兩種方法存在著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，而新型分離結(jié)晶Bridgman方法結(jié)合了他們的優(yōu)點(diǎn)，能生長(zhǎng)出高質(zhì)量的晶體。但是，它仍然屬于熔體生長(zhǎng)法，晶體的化學(xué)和物理性能將會(huì)受到坩堝內(nèi)熔體的流動(dòng)的影響。通過(guò)施加磁場(chǎng)能有效控制熔體的流動(dòng)，從而進(jìn)一步改善生長(zhǎng)過(guò)程。CdZnTe晶體是一種有著廣泛應(yīng)用前景的半導(dǎo)體材料，常應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像與診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)測(cè)量和天體物理等領(lǐng)域。至今，關(guān)于

2、CdZnTe晶體的研究多集中在實(shí)驗(yàn)方面，而新型分離結(jié)晶Bridgman法生長(zhǎng)CdZnTe晶體的理論研究更是很少，因此進(jìn)行該方面的研究具有重要的理論價(jià)值和工程意義。
　　 為了了解勾形磁場(chǎng)下相關(guān)參數(shù)對(duì)CdZnTe晶體生長(zhǎng)的影響，利用有限元法對(duì)坩堝內(nèi)的熱量和動(dòng)量傳遞過(guò)程進(jìn)行了全局?jǐn)?shù)值模擬。分析了不同的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)、磁場(chǎng)強(qiáng)度、重力水平、溫度梯度及坩堝半徑對(duì)CdZnTe晶體生長(zhǎng)過(guò)程的影響，得到了這些相關(guān)參數(shù)對(duì)熔體內(nèi)速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)的影響規(guī)律。

3、
　　 數(shù)值模擬的結(jié)果表明：(1)當(dāng)磁場(chǎng)中心面在熔體-晶體交界面上方10mm時(shí)，磁場(chǎng)在熔體上下區(qū)域及坩堝壁面附近高密集分布，能夠很好地抑制浮力對(duì)流、減弱熱毛細(xì)對(duì)流，從而削弱整個(gè)熔體區(qū)內(nèi)的流動(dòng)。(2)隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大，洛倫茲力對(duì)熔體內(nèi)部流動(dòng)的抑制作用逐漸增強(qiáng)，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到2.0T時(shí)，上自由表面速度線變得平坦，速度分布變得很均勻，有利于晶體的穩(wěn)定生長(zhǎng)。(3)隨著重力水平的提高，熔體內(nèi)的最大流函數(shù)增大，流動(dòng)變得越來(lái)越強(qiáng)烈，當(dāng)施加的