大直径直拉硅单晶炉热场的数值模拟

数值模拟技术已经成为分析和发展工业化晶体生长工艺必不可少的工具。提出了直拉硅单晶生长过程温度分布的有限元模拟，通过对300单晶炉内热场的数值模拟计算，得出了晶体生长不同阶段的单晶炉内温度分布及相应的温度梯度和热流密度分布。     

水平超导磁场直拉法硅单晶熔体过热现象

基于水平超导磁场及特定热场结构,对直拉法硅单晶生长过程中的熔体过热现象进行了数值模拟和实验研究。在数值模拟中发现了熔体对流和温度变化的特殊趋势,随后在实验中发现了相应位置晶体直径突然收缩现象,依此推测拉晶过程中生长界面附近熔体温度及温度梯度的变化是引起晶体直径收缩的直接原因。此外发现改变熔体温度梯度将改变熔体过热现象发生的位置和幅度,模拟中对两种极端的功率条件进行了计算,并在实验中观察到了预期的差别。水平超导磁场对于熔体对流的抑制作用、特定的热场结构和工艺条件,都是引起熔体过热和晶体直径收缩现象发生的原因。     

梭式窑富氧燃烧的数值模拟

利用CFD软件对小型梭式窑进行了富氧燃烧的数值模拟,研究了不同氧浓度对窑内温度分布和NO分布的影响,找到了最合适的氧浓度,并进一步研究了不同喷嘴布置对窑内温度和NO生成的影响,为寻求最佳喷嘴布置提供参考.     

氧沉淀对直拉硅单晶硬度的影响

研究了氧沉淀对直拉(CZ)硅单晶维氏硬度的影响.研究表明,在发生一定程度氧沉淀的情况下,硅单晶的硬度会由于氧沉淀导致的间隙氧浓度的降低而减小,此时间隙氧原子的固溶强化作用对硅单晶硬度具有显著的影响;而当氧沉淀足够显著时,由于氧沉淀的密度和尺寸较大,氧沉淀在硅单晶中的第二相强化作用得以显现,此时硅单晶的硬度不随间隙氧浓度的降低而减小,反而有较为显著的提高.     

高温氩退火对直拉CZ硅单晶中空洞型微缺陷的影响

研究了高温氩退火对大直径直拉硅单晶中晶体原生粒子缺陷(COP)的消除作用.分别在不同温度和保温时间下进行退火,然后利用表面扫描检测系统SPI测量退火前后硅片表面COP的密度变化,来表征退火对COP的消除作用.研究发现,在1200℃退火2h能够显著降低硅单晶表面区域的COP密度,并且随着退火时间的延长COP的密度降低得越多.然后,把所有的退火硅片抛去不同的厚度,检测COP在厚度上的分布,进而得出退火对COP消除的有效距离为0～10 μm.因此,可以得到高温氩退火只能够消除硅片表面的COP缺陷,而对于硅片内部的这些缺陷影响较小.     

Φ125 mm直拉硅单晶氧径向均匀性研究

为控制氧径向均匀性，选择Φ３５０ｍｍ热场。增加晶转速度可以改善氧径向均匀性，但石英坩埚转速对氧径向均匀性没有明显影响。     

纵向磁场拉制硅单晶的工艺研究

用常规CZ法拉制的硅单晶质量与VLSI对材料的要求有较大差距。MCZ法可以抑制硅熔体的热对流,因而改变了硅单晶的氧含量和其他性能。作者采用VMCZ法详细地研究了磁场对硅熔体波动、温度起伏的影响,进而研究了磁场对热场分布、磁场对硅单晶中杂质的分布、磁场对硅单晶中氧、碳含量、磁场对硅单晶中微缺陷等的影响。发现:VMCZ的结果与资料报导的HMCZ数据相比有较大差别。通过调整拉晶参数也只能有限度地改善硅单晶的性能。     

FZ硅单晶中氧对晶体寿命的贡献—少子复合机构的转变

本文介绍了ＦＺ硅单晶中由于氧的引入而引进晶体中微缺陷数量的变化，以及氧与微缺陷，杂质间的相互作用而形成络合物，使得硅中缺陷，杂质能级发生变化，而改变少子复合形式，从而使得晶体寿命随炎变化。提出了特长寿命中少子复合的模拟。     

冶金炉的磁场模拟

从物理模型和数学模型两方面对冶金炉的磁场模拟方法进行了论述,对各种磁场模拟方法进行了比较、分析,阐明了冶金炉的磁场模拟不仅要考虑电流产生的磁场,还必须考虑铁磁屏蔽的影响。     

Φ125mm硅单晶的控氧技术

Φ１２５ｍｍ硅单晶的控氧技术张果虎常青方锋吴志强郝玉清秦福（北京有色金属研究总院，北京１０００８８）关键词：硅单晶氧含量控氧技术坩埚结构１引言为满足不同的器件对硅片氧含量的不同要求，需要更精确地控制直拉硅单晶中的氧含量及氧梯度。单晶中的氧有两方面的作...     

Numerical Simulation of Level Magnetic Field

TheLMF (LevelMagneticField)technologybasedonstaticmagneticfieldcanbeusedtoimprovecontinuouscasting ,suchasforreducingimpactonnarrowsidesofshell ,eliminatinglargenonmetallicinclusions ,preventingmoldfluxentrappingandim provingslabcleanliness ,etc[1,2 ] .Theeffectofstaticmagneticfieldonsolutebehaviorandcrystallizationduringsolidificationwasinvestigated[3 ] .Theknowl edgeanddesignofmagneticfieldisveryimportantbaseofLMFtechnology .However ,themagneticfieldwasgenerallytakenasaone dimensionalfie…     

电磁铸造中的磁场分布

用自制线圈探头测定了电磁铸造单锭和双锭系统冷态模型的磁场分布规律,并用互感耦合模型对磁场进行了数值计算。实验和计算结果表明:互感耦合模型是合理的,是理论分析磁场的1种有效方法。磁场除角部因叠加效应较高外,在铸锭其他区域分布均匀。对于双锭系统,当两锭间的距离大于15cm时,两锭间的相互影响可以忽略。     

中间包流场的数值模拟及其优化

基于有限元分析软件对中间包流场的数值模拟研究和优化结果表明,设置流动控制装置可明显改善钢水流动状况,有利于提高连铸坯质量。对比几种流动控制装置发现设置堰坝的效果更加明显,且堰坝间距750 mm、堰与注流口间距1350 mm时所得钢液净化效果最佳。     

射流夹角对炉内烟气浓度和流速分布影响的数值模拟

采用Fluent软件,研究了射流夹角对高温蓄热式加热炉炉内烟气浓度和流速分布的影响因素。研究结果表明:当夹角为20°~35°时,在炉中心形成很大的漩涡,流速分布比较均匀,因此对应的温度比较均匀,并且当烧嘴夹角为35°时,NO生成量少,对环境污染最小。     

结晶器电磁搅拌器的内腔磁场和端部漏磁的数值模拟

借助有限元分析与试验测量相结合的方法,分别研究了相同铁芯高度和安匝数下凸极式和环形式铁芯结晶器电磁搅拌器的内腔磁场和端部漏磁。研究表明,模拟结果与试验结果一致。在搅拌器内腔正中心沿拉速方向(轴向z)上,凸极式和环形式铁芯电磁搅拌器的磁感应强度变化趋势一致,都沿z轴正向变化平缓。而向铁芯表面逐渐靠近时,凸极式电磁搅拌器的磁感应强度沿z轴先逐渐增大,在距搅拌器水平中心面约150mm的铁芯端部达到最大峰值,然后由端部向外急剧降低,呈“山峰”状的分布趋势。在越贴近搅拌器铁芯表面处,这种磁场分布趋势越明显,即端部漏磁越明显。而与凸极式铁芯电磁搅拌器相比较,环形式铁芯电磁搅拌器的端部漏磁明显小很多。磁感应强度沿z轴的变化相对比较平缓,仅在线圈端部约225mm处出现一个较小的峰值,而后陡降,其分布呈“悬崖”状。     

VGF法生长6英寸Ge单晶中热应力的数值模拟优化

VGF技术生长单晶时温度梯度较低,生长速率较小,目前已成为生长大直径、低位错密度晶体的主流技术之一。采用数值模拟研究了VGF法6英寸低位错Ge单晶的生长,结果表明在采用自主研发的VGF炉生长6英寸Ge单晶时,晶体生长过程中晶体与熔体中均具有较低的温度梯度(这里的温度梯度是指的界面附近的温度梯度),尤其当晶体生长进入等径生长阶段后,晶体中的轴向温度梯度在2～3 K.cm-1之间,熔体中的轴向温度梯度0.8～1.0 K.cm-1之间;晶体中的热应力除边缘外均在(2～9)×104 Pa之间,低于Ge单晶的临剪切应力,且晶体生长界面较平整;坩埚与坩埚托之间的间隙对于晶体生长中的边界效应影响显著,将8 mm间隙减小至2 mm后,埚壁外侧的径向热流增加,使得晶体边缘的最大热应力减小至0.21 MPa和Ge单晶的临剪切应力相当,实现了热场的优化。     

氯化物熔盐电解槽磁场模拟

氯化物熔盐电解槽内部磁场的稳定对电流效率的提升非常重要。以50 kA氯化物熔盐电解槽为研究对象,运用有限元软件COMSOL建立电解槽三维电磁场模型,模拟了50 kA电解槽不同平面x、y、z三个方向的磁场强度和电磁力分布特点,重点研究工艺参数对磁场强度和电磁力分布的影响。结果表明,电流增加,每个平面的磁场强度和电磁力均增加,且增幅相同;降低极距、增加电解质液面高度、增加阳极半径均会使磁场强度最大值和电磁力最大值增加。     

不同O_2/CO_2浓度下燃烧器燃烧特性数值模拟

针对叶片角度为30°的旋流式天然气纯氧燃烧器,采用Fluent软件对不同助燃风成分为23%O_2/77%CO_2、30%O_2/70%CO_2及40%O_2/60%CO_2配比条件下的燃烧器燃烧特性进行模拟,获得燃烧室内的温度场和浓度场分布。结果表明:不同的O_2/CO_2浓度配比对燃烧室内温度分布影响较大。不同的O_2/CO_2浓度配比对燃烧中间产物CO和H2的浓度分布影响不大,但直接决定了CO_2和H_2O的含量。