多晶硅真空定向凝固过程Marangoni对流对铸锭质量的影响研究

对于多晶硅垂直布里奇曼真空定向凝固过程,熔体自由表面张力引起的Marangoni对流对晶体生长质量有着明显的影响。本文通过建立多晶硅真空定向凝固过程的热场-流场-应力场多场耦合数学物理模型,采用数值模拟和实验研究了Marangoni对流作用下熔体传热特性、熔体流动行为、铸锭热应力等因素对硅晶体生长质量的影响。结果表明:Marangoni对流会增强硅熔体流场的流动强度,使得硅熔体平均流速增大3倍左右,进而影响硅熔体内部的对流换热能力,使硅熔体和硅固体温度分布更加均匀,硅熔体温度梯度降低4.8%-9.9%,硅固体温度梯度降低2.1%-2.6%,使多晶硅铸锭过程产生更小的热应力和更少缺陷。