分離結(jié)晶過程中熔體熱毛細對流的三維數(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，既能夠保證晶體在較低的熱梯度條件下進行晶體的分離生長，又可以為晶體生長提供一個不受約束的、自由的生長環(huán)境，因此它可以被看作是一種理想的從熔體中生長晶體的方法。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，在醫(yī)學(xué)成像與診斷、工業(yè)測量與控制、核材料非破壞分析

2、、環(huán)境監(jiān)測和天體物理等領(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值。
　　本文重點研究在微重力條件下，新型分離結(jié)晶Bridgman法生長CdZnTe晶體過程中熔體內(nèi)部的流動特征。針對建立的三維數(shù)學(xué)物理模型，采用有限差分法對熔體內(nèi)部的流動過程進行數(shù)值模擬，獲得了熔體內(nèi)部的溫度分布和流場分布，分析了熔體內(nèi)部的流動特征，確定了流動轉(zhuǎn)變的臨界條件。
　　研究

3、結(jié)果表明：
　　(1)熔體頂部為固壁時，當Ma數(shù)較小時，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產(chǎn)生一個小流胞，此時熔體內(nèi)部的流動較弱且為穩(wěn)態(tài)流動；當Ma數(shù)逐漸增大，熔體內(nèi)部的流動范圍將會逐漸增大，流胞的流動強度逐漸增強，熔體內(nèi)部溫度的非線性分布也逐漸加??；當Ma數(shù)超過某一臨界值以后，流動將轉(zhuǎn)變?yōu)榉欠€(wěn)態(tài)流動。
　　(2)熔體頂部為自由表面時，當Ma數(shù)較小時，在上部和下部自由表面的表面張力梯度作用下，