Влияние вибраций на гидродинамику расплава при выращивании кристаллов бесконтактным методом Бриджмена
Автор: Любимов Дмитрий Викторович, Любимова Татьяна Петровна, Иванцов Андрей Олегович
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 4 т.4, 2011 года.
Бесплатный доступ
Проведено численное моделирование течений, возникающих в расплаве при выращивании кристалла германия бесконтактным методом Бриджмена. Исследование выполнено в рамках подготовки эксперимента на спутнике ФОТОН. В соответствии с условиями эксперимента математическая модель процесса выращивания кристаллов учитывала отделение кристалла от стенки ампулы и существование дополнительного (технологического) канала. Изучена зависимость интенсивности и структуры течений в расплаве от интенсивности вибраций и формы ампулы. Найдены резонансные частоты. При рассмотрении поведения системы вблизи резонанса определены амплитуды вибраций, при которых вихрь, генерируемый в технологическом канале, достигает фронта кристаллизации.
Бесконтактный метод бриджмена, численное моделирование, термовибрационная конвекция, генерация осредненных течений
Короткий адрес: https://sciup.org/14320581
IDR: 14320581 | УДК: 532,
Influence of vibrations on hydrodynamics of melt during Bridgman crystal growth
Numerical simulation of melt flows during germanium crystal growth by the detached Bridgman method has been carried out. The study was conducted within the context of preparing an experiment on board the FOTON satellite. To suit experimental conditions, the proposed mathematical model of crystal growth processes takes into account the detachment of the crystal from the crucible wall and the existence of an additional (technological) channel in the crucible. The dependence of the intensity and structure of the melt flow on the vibration intensity and the crucible shape is studied. Resonance frequencies are determined. The analysis of system dynamics in the near-resonance region shows that the vortex generated in the technological channel can reach the crystallization front.
Список литературы Влияние вибраций на гидродинамику расплава при выращивании кристаллов бесконтактным методом Бриджмена
- Любимова Т.П., Файзрахманова И.С. Численное моделирование влияния магнитного поля на процесс выращивания кристаллов вертикальным методом Бриджмена//Вычисл. мех. сплош. сред. -2008. -Т. 1, № 3. -С. 85-95.
- Мельков А.Ю., Зиновьев А.Ю., Романенков М.В., Романенкова Л.В., Аветисов И.Х., Жариков Е.В. Рост монокристаллов теллурида свинца методом Бриджмена при низкочастотном вибрационном воздействии на расплав//Успехи в химии и химической технологии. Сб. научн. трудов. -М.: РХТУ, 2003. -Т. 17. -С. 66-80.
- Любимов Д.В., Любимова Т.П., Паршакова Я.Н., Ру Б., Чунг-Вен Лан, Ван-Чин Ю. Влияние высокочастотных вибраций на направленную кристаллизацию бинарных сплавов//Поверхность. -2009. -№ 2. -С. 43-48.
- Любимова Т.П., Паршакова Я.Н. Влияние вращательных вибраций на течения и тепломассообмен при выращивании кристаллов германия вертикальным методом Бриджмена//Вычисл. мех. сплош. сред. -2008. -Т. 1, № 1. -С. 57-67.
- Regel L.L., Wilcox W.R. A review of detached solidification in microgravity//Microgravity Sci. Technol. -1998. -V. 11, N. 4 -P. 152-166.
- Benz K.W., Dold P. Crystal growth under microgravity: present results and future prospects towards the International Space Station//Journal of Crystal Growth. -2002. -V. 237-239, Part 3. -P. 1638-1645.
- Bizet L., Duffar T. Contribution to the stability analysis of the dewetted Bridgman growth under microgravity conditions//Cryst. Res. Technol. -2004. -V. 39, N. 6. -P. 491-500.
- Tatarchenko V.A. Shaped crystal growth. -Dordrecht; Boston: Kluwer, 1993. -287 p.
- Pätzold O., Jenkner K., Scholz S., Cröll A. Detached growth behaviour of 2-in germanium crystals//J. of Crystal Growth. -2005. -V. 277, N. 1-4. -P. 37-43.
- Palosz W., Volz M.P., Cobb S., Motakef S., Szofran F.R. Detached growth of germanium by directional solidification//J. of Crystal Growth. -2005. -V. 277, N. 1-4. -P. 124-132.
- Gershuni G.Z., Lyubimov D.V. Thermal vibrational convection. -John Wiley & Sons, 1998. -358 p.
- Найфе А. Введение в методы возмущений. -М.: Мир, 1984. -535 с.
- Рувинский К.Д., Фрейдман Г.И. Квазипотенциальное приближение для описания нелинейных гравитационно-капиллярных волн на поверхности вязкой жидкости. -Горький: ИПФ, 1988. -809 с.
- Ниборг В. Акустические течения//Физическая акустика/Под ред. У. Мэзона, -М.: Мир, 1969. -Т. 2, Часть Б. -С. 302-377.
- Ferziger J.H., Peric M. Computational methods for fluid dynamics. -Springer, 1999. -389 p.
- http://www-users.cs.umn.edu/~saad/software/SPARSKIT/index.html (дата обращения: 10.05.2011).
