勾形磁場下分離結晶法生長CdZnTe晶體的全局數(shù)值分析.pdf

1、傳統(tǒng)的熔體生長法有Czochralski提拉法和Bridgman定向凝固法，這兩種方法存在著各自的優(yōu)缺點，而新型分離結晶Bridgman方法結合了他們的優(yōu)點，能生長出高質(zhì)量的晶體。但是，它仍然屬于熔體生長法，晶體的化學和物理性能將會受到坩堝內(nèi)熔體的流動的影響。通過施加磁場能有效控制熔體的流動，從而進一步改善生長過程。CdZnTe晶體是一種有著廣泛應用前景的半導體材料，常應用于醫(yī)學成像與診斷、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)測量和天體物理等領域。至今，關于

2、CdZnTe晶體的研究多集中在實驗方面，而新型分離結晶Bridgman法生長CdZnTe晶體的理論研究更是很少，因此進行該方面的研究具有重要的理論價值和工程意義。
　　 為了了解勾形磁場下相關參數(shù)對CdZnTe晶體生長的影響，利用有限元法對坩堝內(nèi)的熱量和動量傳遞過程進行了全局數(shù)值模擬。分析了不同的磁場結構、磁場強度、重力水平、溫度梯度及坩堝半徑對CdZnTe晶體生長過程的影響，得到了這些相關參數(shù)對熔體內(nèi)速度場、溫度場的影響規(guī)律。

3、
　　 數(shù)值模擬的結果表明：(1)當磁場中心面在熔體-晶體交界面上方10mm時，磁場在熔體上下區(qū)域及坩堝壁面附近高密集分布，能夠很好地抑制浮力對流、減弱熱毛細對流，從而削弱整個熔體區(qū)內(nèi)的流動。(2)隨著磁場強度的增大，洛倫茲力對熔體內(nèi)部流動的抑制作用逐漸增強，當磁場強度達到2.0T時，上自由表面速度線變得平坦，速度分布變得很均勻，有利于晶體的穩(wěn)定生長。(3)隨著重力水平的提高，熔體內(nèi)的最大流函數(shù)增大，流動變得越來越強烈，當施加的