引入趋肤效应的旋转磁场建模及其在提拉法结构浅液池热毛细流中对流控制的应用
在晶体生长的过程中,熔体流动稳定性直接影响制备晶体材料的质量,因此,对熔体对流的控制是提高晶体质量的关键。由于半导体熔体具有良好的导电性,外加磁场成为一种控制熔体对流的有效手段。
其中,旋转磁场技术由于具有消耗能量低、控制效果明显等特点,在晶体生长工艺中备受关注。在旋转磁场穿透熔体的过程中,趋肤效应会导致熔体内的磁场分布发生改变,其强弱可用与熔体电导率、磁导率、旋转磁场频率及熔体半径有关的无量纲趋肤因子K来衡量,当K<<1时认为旋转磁场可以直接穿透熔体而不发生任何改变。
当前,对旋转磁场控制晶体生长过程的研究工作大多是基于K<<1这个假设而进行的。然而在大尺寸晶体生长中,该假设已不再成立。
目前,在应用旋转磁场对熔体对流控制的研究报道中,只有少量考虑趋肤效应对熔体内磁场分布的影响,而这些研究工作均忽略熔体流动和(或)熔体模型尺寸对熔体内洛伦兹力的影响,对旋转磁场作用下的熔体对流控制及稳定性分析则没有研究。本文考虑了趋肤效应对熔体内磁场分布的影响,结合熔体流动及其尺寸等因素对洛伦兹力的影响, ...