马兰戈尼效应对真空定向凝固过程中多晶硅生长质量的影响

摘要： 建立了一个热-流-热应力多场耦合模型，用于研究马兰戈尼效应在真空定向凝固（VDS）过程中对多晶硅（mc-Si）生长质量的影响。模拟结果表明，由于熔体速度的增加，马兰戈尼效应对VDS过程中的温度和热应力分布具有显著影响。增强的流动使硅熔体的温度分布更加均匀，并降低了径向温度梯度，从而导致固/液（s/l）界面更加平坦。然而，随着晶体温度梯度的增加，硅锭的热应力也随之增强。当采用10 μm/s的拉速时，晶体的生长质量更为理想，在此情况下，XRD检测显示整个晶体生长过程中（111）晶面占优势。最后，通过实验验证了数值模拟结果的可靠性。