分離結(jié)晶過程中熔體熱毛細(xì)對(duì)流的三維數(shù)值模擬.pdf

1、新型分離結(jié)晶Bridgman法結(jié)合了傳統(tǒng)Czochralski提拉法和Bridgman定向凝固法的優(yōu)點(diǎn)，既能夠保證晶體在較低的熱梯度條件下進(jìn)行晶體的分離生長(zhǎng)，又可以為晶體生長(zhǎng)提供一個(gè)不受約束的、自由的生長(zhǎng)環(huán)境，因此它可以被看作是一種理想的從熔體中生長(zhǎng)晶體的方法。CdZnTe晶體是一種十分重要的功能材料，具有能在室溫下工作、高靈敏度、高能量分辨率、高量子效率、低漏電率、高電阻率等諸多優(yōu)點(diǎn)，在醫(yī)學(xué)成像與診斷、工業(yè)測(cè)量與控制、核材料非破壞分析

2、、環(huán)境監(jiān)測(cè)和天體物理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。因此，開展新型分離結(jié)晶Bridgman法制備CdZnTe晶體的相關(guān)研究，具有重要的工程意義和理論價(jià)值。
　　本文重點(diǎn)研究在微重力條件下，新型分離結(jié)晶Bridgman法生長(zhǎng)CdZnTe晶體過程中熔體內(nèi)部的流動(dòng)特征。針對(duì)建立的三維數(shù)學(xué)物理模型，采用有限差分法對(duì)熔體內(nèi)部的流動(dòng)過程進(jìn)行數(shù)值模擬，獲得了熔體內(nèi)部的溫度分布和流場(chǎng)分布，分析了熔體內(nèi)部的流動(dòng)特征，確定了流動(dòng)轉(zhuǎn)變的臨界條件。
　　研究

3、結(jié)果表明：
　　(1)熔體頂部為固壁時(shí)，當(dāng)Ma數(shù)較小時(shí)，在下部自由表面上表面張力梯度的作用下，在熔體內(nèi)部下自由表面附近將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)小流胞，此時(shí)熔體內(nèi)部的流動(dòng)較弱且為穩(wěn)態(tài)流動(dòng)；當(dāng)Ma數(shù)逐漸增大，熔體內(nèi)部的流動(dòng)范圍將會(huì)逐漸增大，流胞的流動(dòng)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，熔體內(nèi)部溫度的非線性分布也逐漸加?。划?dāng)Ma數(shù)超過某一臨界值以后，流動(dòng)將轉(zhuǎn)變?yōu)榉欠€(wěn)態(tài)流動(dòng)。
　　(2)熔體頂部為自由表面時(shí)，當(dāng)Ma數(shù)較小時(shí)，在上部和下部自由表面的表面張力梯度作用下，