分離結(jié)晶過程中熔體熱毛細(xì)對流的二維數(shù)值模擬.pdf

1、新型分離結(jié)晶Bridgman法結(jié)合了傳統(tǒng)Bridgman定向凝固法和Czochralski提拉法的優(yōu)點(diǎn)，既能保證晶體生產(chǎn)過程中較低的熱梯度，又能提供一個晶體不受約束、自由生長的環(huán)境，他是一種理想的從熔體中生長晶體的方法，可以生產(chǎn)出高質(zhì)量、大體積的CdZnTe晶體，而CdZnTe晶體是一種應(yīng)用廣泛的半導(dǎo)體功能材料，研究CdZnTe材料分離結(jié)晶過程中熔體的流動特征，可以為在地面條件下采用分離結(jié)晶法制備CdZnTe晶體提供指導(dǎo)，具有重要的理論

2、意義和使用價(jià)值。
　　 本文針對新型分離結(jié)晶Bridgman法生長CdZnTe晶體過程中的熔體流動建立了二維物理模型和數(shù)學(xué)模型，采用有限差分法對不同條件下的流動進(jìn)行數(shù)值模擬，得到了熔體內(nèi)的速度分布和溫度分布，確定了流動轉(zhuǎn)化的臨界條件，分析了熔體內(nèi)部的流動特征及流動失穩(wěn)的物理機(jī)制。
　　 結(jié)果表明：(1)微重力條件下，熔體頂部為固壁時，狹縫處自由表面上的表面張力梯度驅(qū)使熔體內(nèi)部產(chǎn)生了熱毛細(xì)對流。當(dāng)Ma數(shù)較小時，流動為穩(wěn)態(tài)流

3、動；當(dāng)Ma數(shù)超過某一臨界值后，流動轉(zhuǎn)化為非穩(wěn)態(tài)的熱毛細(xì)對流。臨界Ma數(shù)隨著高徑比的減小而增大，隨著狹縫寬度的增大而增大。流動失穩(wěn)的物理機(jī)制可以解釋為某種作用所引起的速度擾動使得流速的變化和溫度的變化之間形成了一個滯后。(2)微重力條件下，熔體頂部為自由表面時，上下兩個自由表面上的表面張力梯度驅(qū)使熔體內(nèi)部產(chǎn)生了兩個流動方向相反的流胞，與熔體頂部為固壁時得到的結(jié)果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)：高徑比A=1時的臨界Ma數(shù)減小，A=2時的臨界Ma數(shù)增大。(3)