常重力條件下分離結晶法制備CdZnTe晶體的全局數(shù)值分析.pdf

1、Cz法與Bridgman法是晶體生長中普遍采用的兩大技術。CdZnTe是一種三元化合物，它的熱導率很低，機械強度較差，容易受到熱應力的作用而產(chǎn)生缺陷，導致Cz法與Bridgman法對制備CdZnTe晶體存在不足，然而分離結晶法可以很好的彌補這一缺陷。為了更好地掌握晶體生長過程中系統(tǒng)內部流動與傳熱特性，本文采用有限元程序，對分離結晶法制備CdZnqle晶體過程進行全局數(shù)值模擬。分析了坩堝半徑、狹縫寬度、熔體晶體導熱系數(shù)比、溫度梯度以及坩堝

2、壁厚對晶體生長的影響。
　　 研究發(fā)現(xiàn)熔體流型與傳熱特性均受到這五個因素的影響：(1)隨著坩堝半徑增大，Marangoni對流迅速增強，對熔體流動的影響逐漸增大，使流胞中心向上移動，流胞形狀變得狹長；高溫段熔體溫差很小，隨著坩堝半徑增大，系統(tǒng)內部換熱增強。(2)狹縫寬度對分離結晶有決定性的作用，當狹縫寬度較小時，氣液彎界面處熔體兩端溫差很小，導致增大晶體重新粘附于坩堝壁面的風險；隨著狹縫寬度的增大，流動的不穩(wěn)定性增加，很難保持穩(wěn)

3、定的氣液彎界面形狀，增加了實現(xiàn)晶體穩(wěn)定生長的難度。(3)熔晶導熱系數(shù)比，直接影響坩堝外壁的溫度分布。在I不大于1.3時，可選擇高、低溫區(qū)溫度為定值的簡單溫度場；在I大于1-3時，應選擇坩堝外壁分三段不同溫度梯度的復雜溫度場。(4)絕熱段溫度梯度決定著晶體生長的速度與質量。溫度梯度越小，熔體流動越弱，流胞中心離結晶界面位置越遠，晶體生長速度越慢，但生長質量越好。(5)坩堝壁厚對熔體流動影響較大。在坩堝半徑為9mm，坩堝壁厚δ為1.0mm時