国家自然科学基金(51206069)
- 作品数：11 被引量：33H指数：4
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- 相关领域：理学文化科学一般工业技术金属学及工艺更多>>
- 多晶硅炉氩气导流系统设计与数值模拟优化被引量：3
- 2014年
- 在DSS法多晶硅生长中,为了降低氧碳含量,作者利用CGSim软件,分析了三种传统氩气导流系统的优缺点,以此为基础设计了一种中心和侧面双排气的新型导流系统,并对其进行了设计和数值模拟优化。模拟得出以下结论:多晶铸锭炉三种传统氩气导流系统中,石墨坩埚上部开大孔且有盖板时,有利于控制氧碳含量和固/液界面;新型多晶铸锭炉氩气导流系统中,中心氩气进口管伸入上盖板时,有利于降低多晶硅的氧碳含量;随着石墨坩埚上部开口高度h'逐渐增大,中心出口氩气流速逐渐减小,侧面出口氩气流速增大,当h'=20 mm时,有利于降低多晶硅的氧碳含量。研究结果为生长高质量的多晶硅提供了理论依据。
- 苏文佳左然程晓农狄晨莹
- 关键词：多晶硅数值模拟
- 钼屏发射率对泡生法蓝宝石单晶生长影响的数值模拟研究被引量：4
- 2013年
- 泡生法蓝宝石单晶生长过程中,由于生长周期长、温度高,热场中钼屏的物理性质和形状都会发生变化,从而引起炉内温场的变化。通过计算机数值模拟,研究了钼屏发射率发生变化时,泡生法蓝宝石单晶生长中温场、流场的变化。模拟结果表明:随钼屏发射率增加,消耗功率也不断增加;在放肩阶段熔体等温线向下移动,流场也从2个涡流逐渐变成1个涡流;而在等径阶段和收尾阶段,这些变化都不明显。
- 韩江山左然苏文佳季尚司
- 关键词：泡生法蓝宝石数值模拟发射率
- 不同驱动力对Cz硅生长中熔体对流影响的数值模拟研究
- 2014年
- 为了确定Cz单晶硅生长各种驱动力对熔体对流及固/液界面形状的影响,利用CGSim软件,对典型的Cz单晶硅生长中的熔体对流进行数值模拟。研究了重力、表面张力、平流力、晶转、埚转和氩气剪切力等各种驱动力的大小对熔体对流涡胞、涡胞强度、界面形状、温度分布的影响。结果表明：各种驱动力对熔体对流的影响大小依次为：浮力〉表面张力〉晶转力〉氩气剪切力〉埚转力〉平流力;浮力和表面张力使熔体产生一沿坩埚壁上升、从固/液界面附近下降的涡胞,晶转力和氩气剪切力使熔体产生与前面反方向的涡胞,而埚转力产生多个不同流向的对流涡胞,使熔体混合更加均匀,熔体凝固引起的平流力对熔体对流影响不大;增大埚转,熔体中涡胞数量更多、对流换热更充分、温度梯度更小、熔体内的最高温度更低,有利于减少石英坩埚氧的熔解,但界面更向下凹;增大晶转,熔体内的最高温度无明显变化;固定埚转Ωc=-10 r/min,晶转存在一临界值Ωs（C）=60~80 r/min,当Ωs〈Ωs（C）时,增大晶转,固/液界面更向上凹,当Ωs〉Ωs（C）时,增大晶转,固/液界面更向下凹。
- 苏文佳左然狄晨莹程晓农
- 关键词：晶体生长数值模拟
- 石英坩埚表面涂层对铸造多晶硅生长中杂质传输的影响被引量：5
- 2013年
- 铸锭中过高的杂质浓度是影响铸造多晶硅太阳电池效率的主要因素之一。本文通过数值模拟的手段研究了不同的表面涂层厚度和涂层渗透率对生长过程中O,C杂质的影响,研究表明涂层厚度能够很明显的降低晶体中O,C的含量。同时涂层的渗透系数越小,O,C杂质在晶体中的分布含量越低。
- 季尚司左然苏文佳韩江山
- 关键词：数值模拟
- 磁场在晶体生长中的应用被引量：5
- 2014年
- 针对磁场在晶体生长中的应用,综述了近年来该领域数值模拟和实验研究的进展,包括静态磁场和动态磁场的产生原理及其在晶体生长中的效应。分析了晶体生长过程中存在的主要流动。综述了晶体生长过程中磁场力对导电熔体对流、固液界面形貌和杂质分布的影响,重点分析了磁场在直拉法单晶硅和定向凝固法多晶硅生长过程中的应用,总结了该领域当前存在的问题及其发展趋势。
- 狄晨莹左然苏文佳
- 关键词：动态磁场晶体生长单晶硅多晶硅
- μ-PD法蓝宝石纤维晶体生长中传热传质的数值模拟被引量：2
- 2014年
- 在μ-PD法纤维蓝宝石单晶生长中,利用Comsol软件数值分析了陶瓷管开裂现象、熔体对流和磁场分布。结果表明,试验中陶瓷管保温层总是在距底部0.03 m处断裂,数值模拟发现该处为温度和Von Mises应力最高点位置,验证了数值模拟的准确性;适当增大陶瓷管保温层厚度有利于降低陶瓷管温度,从而降低其开裂概率;熔体对流中Marangoni对流占主导,浮力对流可忽略;磁场分布能够满足μ-PD法蓝宝石晶体生长需求,"趋肤效应"使最高温度位于铱坩埚最上端。
- 苏文佳左然程晓农
- 关键词：数值模拟晶体生长蓝宝石
- 直拉法单晶硅中位错影响因素研究进展被引量：4
- 2021年
- 在介绍了直拉法单晶硅中位错形成及运动机理的基础上,归纳了其生长过程中籽晶热冲击、固液界面、晶体直径和杂质等因素对位错的影响,分析了硼、锗、氮、磷、砷掺杂元素和氧杂质对单晶硅位错行为的影响.籽晶热冲击会引起位错,而通过缩颈、回熔、籽晶预热以及采用掺杂的籽晶等方式可以使其得到抑制.凸向熔体的固液界面引起较大的边缘切应力产生边缘位错,当形状为平面时,可抑制位错形成;在重掺n型单晶硅中,固液界面的演变和{111}边缘面的形成可能促进过冷区域产生并中断顶锥生长,进而引发位错,并且边缘面的长度与熔融等温线的曲率有关;引晶时籽晶的不完全引晶,会产生位错且无法排出晶体,进而延伸至硅棒中;单晶硅直径增大和长晶过程中的直径波动都会增加位错的形成风险.掺杂是抑制位错形成与运动的有效方法,硼、锗、氮、磷、砷以及氧杂质对位错都起着不同程度的抑制作用,主要原因在于杂质原子对位错的钉扎效应.最后,针对缩颈工艺、热场设计、掺杂工艺和理论建模等方面,对未来的研究工作做出了展望.
- 苏文佳李九龙杨伟李琛王军锋
- 关键词：直拉法位错固液界面
- 石墨垫板刻槽对生长大晶粒多晶硅杂质传输的影响
- 2013年
- 铸锭中过高的杂质浓度是影响铸造多晶硅太阳电池效率的主要因素之一。铸锭生长过程中的杂质主要有C、N、O、金属离子及固体颗粒SiC和Si3N4。这些杂质能够降低晶片中少数载流子的寿命及太阳电池的填充因子;同时固体颗粒会造成切片过程的断线和晶片表面产生划痕。设计了一种新的方法生长大晶粒多晶硅,对石墨垫板进行刻槽处理,并采用数值模拟的方法模拟了该生长过程杂质的传输。模拟结果表明,刻槽的深度明显影响着初始生长时结晶界面上O、C和N的分布;同时刻槽深度越大,生长速率越快,越能够抑制晶体中SiC和Si3N4的形成。
- 季尚司左然苏文佳韩江山
- 关键词：数值模拟
- 定向凝固法多晶硅杂质控制数值模拟概述被引量：3
- 2018年
- 在传统能源日渐消耗及可再生能源开发利用日趋受到重视的形势下,太阳能光伏发电逐渐成为最具潜力的可再生能源技术之一。多晶硅凭借高效率、低成本的优势成为最主要的光伏材料,其铸锭的品质和成本将直接影响太阳能电池的成本和光电转换效率。定向凝固法是制备多晶硅铸锭的重要方法,该方法晶硅生长过程中存在很多问题,包括熔体流动、杂质传输、固液界面的形状和结构以及缺陷。定向凝固过程中引入的有害杂质严重影响晶硅的机械和电学性能,是限制多晶硅光电转换效率的关键因素。长晶过程中定向凝固炉处于高温环境中,内部的传热传质极其复杂,不具备单一的线性关系和可推断性,且难于进行实验测量,因而数值模拟是研究定向凝固过程中传热传质现象的重要方式。降低长晶过程中杂质的含量可从两方面入手:(1)杂质的来源——原材料本身所携带的杂质和长晶过程中生成的杂质;(2)杂质的输运——找到杂质在熔体和氩气中的输运规律,并利用该规律控制杂质的分凝与输运。近年来,从控制杂质产生和输运的角度考虑,国内外对降低多晶硅中有害杂质的研究主要采用以下手段:(1)控制杂质产生,包括减缓坩埚与挡板之间的化学反应、优化顶部坩埚盖板、增设碳化硅涂层等;(2)优化氩气流动,例如使用导流系统、调整炉膛压力和氩气流量;(3)优化熔体对流形式,包括控制熔体流动方式及分凝、调整加热器功率大小及其排布、采用可旋转坩埚和调整石墨碳毡位置等。为进一步降低定向凝固法多晶硅铸锭成本,坩埚尺寸和投料量不断增大,熔体对流、杂质输运和界面形状也更加难于控制,外加磁场则成为控制熔体对流的一种强有力工具,并能进一步控制杂质输运。目前利用外加磁场控制定向凝固法多晶硅杂质的研究仍刚刚起步,具有很大的研究价值,
- 苏文佳牛文清齐小方李琛王军锋
- 关键词：磁场
