双坩埚LEC法砷化镓熔体流动与传热传质数值模拟

采用低雷诺数κ-ε湍流模型,模拟了双坩埚LEC法砷化镓熔体的流动与传热传质。分析了不同晶体转速、内坩埚转速、外坩埚转速条件下的熔体流动与传热,获得了考虑溶质分凝效应后的Si掺杂在砷化镓熔体中的分布。结果表明:随着晶体转速的增大,生长界面附近等温线更加平直且等温线密度增大;随着内坩埚转速的增大,生长界面附近等温线凸向熔体;外坩埚转速对生长界面等温线形状影响很小;Si在熔体中的质量浓度梯度除生长界面和补充熔体进口处较大外,主要集中在小管内及其附近。

磷化铟单晶生长中的传热和流动分析

用有限元法对轴向磁场存在下3英寸磷化铟单晶液封提拉法生长中的传热和流动进行了求解．结果表明:液封改变了晶体表面被封部分的换热,进而影响生长界面的形状．增加磁场强度能有效减弱熔体和封层内的流动,并使生长界面形状发生变化。增加提拉速度,生长界面形状由凸变凹．随晶体转速的增加,多涡胞流动出现．

B_(2)O_(3)/蓝宝石熔体热毛细对流的二维数值模拟

针对液封提拉法生长蓝宝石晶体的热毛细对流过程,通过二维数值模拟,获得了微重力条件下、上部为自由表面的环形双液池B_(2)O_(3)/蓝宝石熔体的R-Z截面的流函数、温度分布,以及监测点的速度和温度分布,揭示了流动失稳后的振荡流型。并且把B_(2)O_(3)/蓝宝石熔体的计算结果与5cSt硅油/HT-70进行了比较。结果表明:当Marangoni数超过临界值时,B_(2)O_(3)/蓝宝石熔体系统流动出现了不同的失稳流型,即热壁向冷壁处流动的热毛细对流失稳,与近冷壁处出现的Marangoni对流。

B_(2)O_(3)/蓝宝石熔体浮力-热毛细对流的线性稳定性分析

本文对水平温度梯度作用下,上部为固壁的环形双液层的浮力-热毛细对流稳定性进行了线性稳定性分析,确定了半径比Γ=0.2、深宽比η=0.1、下液层厚度与总厚度比ε=0.5时B_(2)O_(3)/蓝宝石熔体工质对的临界Marangoni数、临界波数m与临界相速度ω,预测了失稳之后液-液界面上的温度波动型态。并且,把同几何条件下B_(2)O_(3)/蓝宝石熔体与5cSt硅油/HT-70的液-液界面径向速度与温度、径向R=0.5处的径向速度与温度进行了比较,发现在B_(2)O_(3)/蓝宝石熔体中,液-液界面处的热毛细对流,比浮力对流的作用更为重要。