Численное моделирование влияния магнитного поля на процесс выращивания кристаллов вертикальным методом Бриджмена
Автор: Любимова Татьяна Петровна, Файзрахманова Ирина Сергеевна
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 3 т.1, 2008 года.
Бесплатный доступ
В работе исследовано влияние однородного высокочастотного осевого магнитного поля на процесс выращивания полупроводникового монокристалла. Описан алгоритм моделирования нестационарного процесса выращивания кристалла вертикальным методом Бриджмена в условиях земной гравитации. В качестве примера рассмотрен полупроводниковый материал германий, легированный галлием, выращиваемый в графитной ампуле конечной толщины, имеющей плоское дно. Распределение температуры вблизи внешней стенки ампулы задавалось тангенциальной функцией. Моделировалось влияние осевого высокочастотного магнитного поля на течение и тепло-, массоперенос в расплаве, а также на распределение примеси в выращенном кристалле. Расчеты показали, что осевое высокочастотное магнитное поле подавляет конвективные течения, прогиб фронта увеличивается с увеличением интенсивности магнитного поля, а перемешивание расплава ослабевает.
Короткий адрес: https://sciup.org/14320440
IDR: 14320440
Numerical modeling of magnetic field influence on vertical Bridgman crystal growth
This paper is concerned with the influence of a homogeneous high frequency magnetic field on the growth of semiconductor monocrystals. An algorithm for modeling the unsteady process of crystal growth by the vertical Bridgman method under terrestrial conditions is presented. As an example, a germanium doped gallium semiconductor material growing in a graphite ampoule with a flat bottom and of finite thickness is considered. Thermal distribution near the outer lateral wall of the ampoule is specified as a tangent function. The influence of the axial high frequency magnetic field on the flow and heat/mass transfer in the melt and on the solute distribution in the grown crystal is modeled. Calculations show that the high frequency magnetic field suppresses convective flows, the flexure of the crystallization front increases with increasing magnetic field intensity, and the melt mixing becomes weaker.
Список литературы Численное моделирование влияния магнитного поля на процесс выращивания кристаллов вертикальным методом Бриджмена
- Ежовский Ю.К., Денисова О.В. Физико-химические основы технологии полупроводниковых материалов:/Учеб. Пособие. -СПб.: СЗТУ, 2005. -80с.
- Тарунин Е.Л. Вычислительный эксперимент в задачах свободной конвекции. -Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1990. -228с.
- Adornato P., Brown R. Convection and Segregation in Directional Solidification of Dilute and Non-Dilute Binary Alloys: Effects of Ampoule and Furnace Design//J. Crystal Growth. -1987. -V. 80. -P. 155-190.
- Lan C.W., Ting C.C. Numerical Investigation on the Batch Characteristics of Liquid Encapsulated Vertical Bridgman Crystal Growth//J. Crystal Growth. -1995. -V. 149, 1995. -P.175-186.
- Stelian C., Delannoy Y., Fautrelle Y., Duffar T. Solute Segregation in Directional Solidification of GalnSb Concentrated Alloys under Alternating Magnetic Field//J. Crystal Growth. -2004. -V. 266. -P. 207-215.
- Kim, D.H., Adornato, P.M., Brown, R.A. Effect of Vertical Magnetic Field on Convection and Segregation in Vertical Bridgman Crystal Growth//J. Crystal Growth. -1988. -V. 89. -P. 339-356.
