分離結(jié)晶過(guò)程中熔體熱毛細(xì)對(duì)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(guò)程中較低的熱梯度，又能提供一個(gè)晶體不受約束、自由生長(zhǎng)的環(huán)境，他是一種理想的從熔體中生長(zhǎng)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(guò)程中熔體的流動(dòng)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(duì)新型分離結(jié)晶Bridgman法生長(zhǎng)CdZnTe晶體過(guò)程中的熔體流動(dòng)建立了二維物理模型和數(shù)學(xué)模型，采用有限差分法對(duì)不同條件下的流動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)化的臨界條件，分析了熔體內(nèi)部的流動(dòng)特征及流動(dòng)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(shí)，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(duì)流。當(dāng)Ma數(shù)較小時(shí)，流動(dòng)為穩(wěn)態(tài)流

3、動(dòng)；當(dāng)Ma數(shù)超過(guò)某一臨界值后，流動(dòng)轉(zhuǎn)化為非穩(wěn)態(tài)的熱毛細(xì)對(duì)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(dòng)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(dòng)使得流速的變化和溫度的變化之間形成了一個(gè)滯后。(2)微重力條件下，熔體頂部為自由表面時(shí)，上下兩個(gè)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(gè)流動(dòng)方向相反的流胞，與熔體頂部為固壁時(shí)得到的結(jié)果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)：高徑比A=1時(shí)的臨界Ma數(shù)減小，A=2時(shí)的臨界Ma數(shù)增大。(3)