Выполнение исследований

Данная работа является только первым этапом в исследованиях данной проблемы. И для полного представления всех превращений, протекаемых с материалом реактора, требуются дальнейшие исследования.

Особенность индукционной бестигельной зонной плавки (БЗП) при выращивании монокристаллов заключается в формировании зоны расплава в исходном поликристаллическом стержне с помощью индукционного нагрева. Процессы, протекающие в этой зоне, играют определяющую роль в формировании электрофизических свойств монокристалла. С увеличением диаметра выращиваемого монокристалла изменяются размеры расплавленной зоны и, следовательно, условия перемешивания расплава. Из-за невозможности непосредственного визуального наблюдения перемешивания расплава ввиду его непрозрачности и высоких температур проведения процесса БЗП с применением высокочастотного нагрева для его изучения широко используется математическое моделирование.

В данной работе с помощью математического моделирования были рассчитаны траектории движения расплава при выращивании монокристаллов кремния диаметром 76 мм. В расчетах учитывалось наличие в зоне расплава тепловой, центробежной, термокапиллярной и электродинамической конвекции.

При выращивании монокристаллов диаметром 76 мм применяется способ игольчатое ушко - когда внутренний диаметр плавильного индуктора меньше диаметра выращиваемого монокристалла. Данный метод позволяет выращивать монокристаллы свыше 60 мм. Создание узкой проплавляемой шейки расплава ведет к изменению формы зоны расплава и условий нагрева - осуществляется нагрев верхней области зоны, а не боковой.

Результатом решения системы уравнений является распределение скорости движения потоков расплава. На рисунках показана половина поперечного сечения зоны расплава для различных частот вращения монокристалла.