研究目的
研究马兰戈尼效应在真空定向凝固过程中对多晶硅生长质量的影响。
研究成果
马兰戈尼效应显著增强了熔体流动，使温度分布更均匀，固液界面更平整，从而提高了晶体生长质量。但该效应也增加了硅锭中的热应力。10微米/秒的下降拉速为最佳参数，(111)晶面具有优势。数值模拟结果可靠，并通过实验验证。
研究不足
该模型采用二维轴对称简化方法，可能无法完全捕捉三维效应。均匀熔体与灰体辐射表面等假设可能引入误差。计算资源需求较高，且研究仅聚焦于拉制速率等特定参数，其他因素可能未予探讨。
1：实验设计与方法选择：
采用有限元法建立热-流-热应力多场耦合数值模拟模型。该模型基于VDS炉的二维轴对称表征，假设条件包括：硅熔体为不可压缩牛顿流体、辐射表面为灰体、坩埚-熔体界面无滑移。运用了传热方程、辐射方程、潜热释放方程、熔体流动（Navier-Stokes）方程、马兰戈尼效应方程及热应力（von Mises）方程。
2：样品选择与数据来源：
使用硅材料，其物性参数引自既有研究。通过将模拟温度与VDS炉实测数据进行对比实现实验验证。
3：实验设备与材料清单：
VDS炉包含保温层、加热器、冷却水系统、硅材料、坩埚及腔室等组件。未详述具体设备型号与品牌。
4：实验流程与操作步骤：
模拟参数设置为：拉速10微米/秒，保温温度1750K。实验验证流程为：硅材料干燥后装入炉内→抽真空→加热至1750K→以10微米/秒速率凝固→冷却→经切割、腐蚀及XRD分析。
5：数据分析方法：
对模拟结果进行温度分布、熔体流速、热应力及固液界面形貌分析。将实验数据与模拟结果对比，并采用XRD检测晶体生长面。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
VDS furnace
Used for vacuum directional solidification process to grow multi-crystalline silicon ingots.
-
XRD equipment
Used for X-ray diffraction detection to analyze crystal growth surfaces.
-
Vacuum pump
Used to create vacuum environment in the furnace.
-
Heater
Used to heat the silicon material during the solidification process.
-
Crucible
Container for holding silicon material during solidification.
-
Cooling water system
Used for cooling during the solidification process.
-
登录查看剩余4件设备及参数对照表
查看全部
