橫向磁場下分離結(jié)晶過程熔體熱毛細—浮力對流的數(shù)值模擬.pdf

1、Czochralski提拉法和Bridgman定向凝固法作為傳統(tǒng)的晶體生長方法，既有各自明顯的優(yōu)勢，又有著不可忽視的不足。分離結(jié)晶法的出現(xiàn)則很好地融合了二者的優(yōu)點，并有效規(guī)避了二者的負面影響，從而使晶體生長的質(zhì)量大大提高。不可否認，分離結(jié)晶法畢竟仍屬于從熔體中生長晶體的方法，難免會受到浮力對流和熱毛細對流的作用而使晶體的性能受到影響?？朔α饔绊懙闹饕椒ㄓ惺┘游⒅亓Νh(huán)境和磁場。本文嘗試添加橫向磁場來削弱熔體內(nèi)部的熱毛細-浮力對流，從而

2、為地面條件下分離結(jié)晶法的應用提供參考。
　　CdZnTe晶體是一種有著光明應用前景的半導體材料，迄今已應用于醫(yī)學成像、工業(yè)儀表、核武探測等多個領(lǐng)域。本文針對常重力條件、熔體頂部為自由表面時，橫向磁場下分離結(jié)晶法生長CdZnTe晶體過程的熔體部分建立三維物理模型和數(shù)學模型，通過FLUENT軟件模擬熔體內(nèi)部的對流傳熱，得到不同熔體高度、狹縫寬度、壁面溫差和磁場強度下的流場和溫度場，并就橫向磁場對熔體流動的影響進行了分析。
　　數(shù)

3、值模擬結(jié)果表明：（1）適當增加熔體高度，可以減小熔體上、下自由表面的流速，削弱熔體內(nèi)部的熱毛細-浮力對流。磁場對較大熔體高度的流動抑制作用更強。（2）適當減小狹縫寬度，上自由表面熔體流速變化很小，下自由表面流速大幅度下降。狹縫寬度越大，磁場對熔體內(nèi)部流動的抑制作用越強。（3）適當減小坩堝壁面溫差，可以同時減小熔體上、下自由表面的流速。壁面溫差越大，磁場對熔體內(nèi)部流動的抑制作用越強。（4）施加橫向磁場可以明顯抑制熔體內(nèi)部的熱毛細-浮力對流