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蓝宝石单晶是一种性能非常优异的晶体材料,近年来随着国防、军事及红外技术的迅速发展,对蓝宝石单晶材料提出了更高的要求,即大尺寸、高生长质量.然而,晶体生长实验又是一项非常昂贵、耗时的实验过程,尤其对于类似GOI法这种用来生长大尺寸晶体的方法.利用数值模拟分析技术先期获得一些基本资料,再通过有限次的实验来推知晶体生长所需的生长条件,从而可达到减少实验次数、降低成本、节约时间、提高晶体生长质量的目的.目前世界上主要用来生长大尺寸蓝宝石晶体的方法主要是熔液法.利用此方法生长晶体时,晶体生长的物质条件、热力学因素、温度分布和温度波动等都将对晶体的生长质量有重要影响.该文根据各影响因素的影响机理探讨了怎样通过控制晶体生长的固液界面突出率和系统内温度分布来防止晶体位错、裂痕、开裂等缺陷的产生,提高晶体生长质量.在该文中以晶体生长理论为基础,以GOI法蓝宝石晶体生长系统为例,对其进行合理简化,建立了适合于大尺寸晶体生长的数值模拟分析模型,选用ANSYS有限元分析软件来进行具体的模拟分析工作.首先根据GOI法晶体生长特点,使用稳态的方式对GOI法晶体生长系统热交换器的取热参数、加热系统的加热参数及晶体尺寸对晶体生长质量影响情况进行了分析.发现在晶体生长过程中,晶体不被提拉出坩埚,使晶体结晶以后能够拥有一个理想的后热环境;这样随着晶体尺寸的增大,晶体内的温度分布更加合理,从而能够有效的解决生长大尺寸蓝宝石单晶时晶体易开裂的难点.另外,在高温状态下,材料的热传导系数无法通过实验的方式得到,而材料的热传导性质对晶体的生长质量又有重要影响,故该文也对材料的热传导系数变化对晶体生长质量的影响进行了适当的分析比较.发现如果晶体材料固相的热传导系数越大、液相的热传导系数越小,对提高晶体生长质量越有利.该文的分析结果可以作为GOI法生长大尺寸蓝宝石晶体实验进行时的重要参考指标,并可作为将来深入研究分析GOI法蓝宝石单晶生长机理的基础.