РАСЧЕТНО−ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ НА ФОРМУ ФРОНТА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ГЕПТАДЕКАНА И ГАЛЛИЯ В МОДЕЛИ МЕТОДА ЧОХРАЛЬСКОГО
Аннотация
Процессы конвективного теплопереноса и кристаллизации изучены на основе упрощенной, но единой расчетно− экспериментальной модели метода Чохральского, в которой использованы два вещества с температурами плавления, близкими к комнатным: одно (гептадекан) с низкой, другое (галлий) с высокой теплопроводностью. Благодаря прозрачности расплава гептадекана визуализированы структуры как самого течения расплава, так и его закристаллизовавшейся части в лабораторном эксперименте, что обеспечило расчетную модель данными для тестирования. На основе численных расчетов проведено параметрическое изучение структур течения, тепловых потоков на охлаждаемом диске и определена зависимость формы фронта кристаллизации для обоих веществ от режимов конвективного теплообмена: термогравитационной и смешанной(т. е. при дополнительном вращении кристалла) конвекции.
Ключевые слова
Об авторах
Н. А. Верезуб
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А. Ю. Ишлинского Российской академии наук, просп. Вернадского, д. 101, корп. 1, 119526, Москва, Россия
Россия
Россия
старший научный сотрудник, канд. физ.−мат. наук
А. И. Простомолотов
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А. Ю. Ишлинского Российской академии наук, просп. Вернадского, д. 101, корп. 1, 119526, Москва, Россия
Россия
Россия
ведущий научный сотрудник, доктор техн. наук
В. С. Бердников
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук, просп. Академика Лаврентьева, д. 1, 630090, Новосибирск, Россия
Россия
Россия
заведующий лабораторией, доктор физ.−мат. наук
В. А. Винокуров
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук, просп. Академика Лаврентьева, д. 1, 630090, Новосибирск, Россия
Россия
Россия
научный сотрудник, канд. физ.−мат. наук.
Список литературы
1. Berdnikov, V. S. The phenomenon of «cold plume» instability in Czochralski hydrodynamic model: Physical and numerical simulation / V. S. Berdnikov, A. I. Prostomolotov, N. A. Verezub // J. Cryst. Growth. − 2014. − V. 401. − P. 106—110.
2. Ansys CFD // Lisence of IPMech RAS, No 659778−23−Aug− 2011.
3. Berdnikov, V. S. Complex simulation of crystal pulling from the melt / V. S. Berdnikov, V. V. Vinokourov, V. A. Gaponov, V. A. Markov//Proc.FourthInternat.Conf.«Singlecrystalgrowth and heat and mass transfer». − Obninsk: SSC RF IPPE, 2001. − V. 1. − P. 80—106.
4. Бабичев, А. П. Физические величины: Спр. / А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский, М. Е. Бродов, М . В. Быстров, Б. В. Виноградов, Л. И. Винокурова, Э. Б. Гельман, А. П. Геппе, И. С. Григорьев, К. Г. Гуртовой, В. С. Егоров, А. В. Елецкий, Л. К. Зарембо, В. Ю. Иванов, В. Л. Ивашинцева, В. В. Игнатьев, Р. М. Имамов, А. В. Инюшкин, Н. В. Кадобнова, И. И. Карасик, К. А. Кикоин, В. А. Криворучко, В. М. Кулаков, С. Д. Лазарев, Т. М. Лифшиц, Ю. Э. Любарский, С. В. Марин, И. А. Маслов, Е. 3. Мейлихов, А. И. Мигачев, С. А. Миронов, А. Л. Мусатов, Ю. П. Никитин, Л. А. Новицкий, А. И. Обухов, В. И. Ожогин, Р. В. Писарев, Ю. В. Писаревский, В. С. Птускин, А. А. Радциг, В. П. Рудаков, Б. Д. Сумм, Р. А. Сюняев, М. Н. Хлопкин, И. Н. Хлюстиков, В. М. Черепанов, А. Г. Чертов, В. Г. Шапиро, В. М. Шустряков, С. С. Якимов, В. П. Яновский. / под. ред. И. С. Григорьева, Е. 3. Мейлихова. − М.: Энергатомоиздат, 1991. − 1232 с.
5. Бердников, В. С. Общие закономерности конвективного теплообмена в системе тигель−расплав−кристалл в методе Чохральского и их влияние на формы фронта кристаллизации / В. С. Бердников, В. А. Винокуров, В. В. Винокуров, В. А. Гапонов, В. А. Марков // Вестник НГУ им. Лобачевского, МЖГ. − 2011. − No 4(3). − С. 641—643.
6. Бердников, В. С. Гидродинамика и теплообмен при вытягивании кристаллов из расплава. Ч. 1. Экспериментальные исследования режима свободной конвекции/В.С.Бердников//Изв. вузов. Материалы электрон. техники. − 2007. − No 4. − C. 19—27.
7. Carruthers, J. R. Flow transitions and interface shapes in Czochralski growth of oxide crystals / J. R. Carruthers // J. Cryst. Growth. − 1976. −V. 36, N 2. − P. 212—214.
8. Brandle, C. D. Flow transitions in Czochralski oxide melts / C. D. Brandle // J. Cryst. Growth. − 1982. − V. 57. − P. 65—70.
9. Nikolov, V. Relationship between the hydrodynamics in the melt and the shape of the crystal/melt interface during Czochralski growth of oxide single crystals: II. Determination of the critical rotation rate from physical simulation data on growth in the presence of simultaneous free and forced convections; comparison with experimental data on crystal growth / V. Nikolov, K. Iliev, P. Peskev // J. Cryst. Growth. − 1988. − V. 89, N 2−3. − P. 324—330.
10. Basu, B. Effect of crystal rotation on the three−dimensional mixed convection in the oxide melt for Czochralski growth / B. Basu, S. Enger, M. Breuer, F. Durst // J. Cryst. Growth. − 2001. − V. 230. − P. 148—154.
11. Верезуб, Н. А. Конвективный теплообмен в расплаве при выращивании монокристаллов гранатовой структуры методом Чохральского / Н. А. Верезуб, М. Н. Нуцубидзе, А. И. Простомолотов // Изв. РАН. МЖГ. − 1995. − No 4. − C. 29—38.
12. Miller, D. C. Fluid flow patterns in a simulated garnet melt / D. C. Miller, T. L. Pernell // J. Cryst. Growth. − 1982. − V. 58. − P. 253—260.
Рецензия
Для цитирования:
Верезуб Н.А., Простомолотов А.И., Бердников В.С., Винокуров В.А. РАСЧЕТНО−ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ НА ФОРМУ ФРОНТА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ГЕПТАДЕКАНА И ГАЛЛИЯ В МОДЕЛИ МЕТОДА ЧОХРАЛЬСКОГО. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2014;(4):257-267. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-4-257-267
For citation:
Verezub N.A., Prostomolotov A.I., Berdnikov V.S., Vinokurov V.A. Numerical and Experimental Study of the Influence of Thermal Processes on the Shape of Solidification Front in Czochralski Model for Heptadecane and Gallium. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2014;(4):257-267. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-4-257-267
Просмотров: 582
Послать статью по эл. почте 