勾形磁场下提拉法生产单晶硅的数值模拟 被引量：11

1

作者 宇慧平 隋允康 +1 位作者 张峰翊 王学锋 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期217-222,共6页

本文给出了提拉单晶硅时,勾形磁场强度的计算公式,并对单晶硅在有无勾形磁场情况下熔体内流场和氧的浓度分布进行了数值模拟,计算出磁场作用下磁场强度和洛伦兹力及有无磁场时流函数、垂直截面处的速度场和氧的浓度分布。通过分析表明,... 本文给出了提拉单晶硅时,勾形磁场强度的计算公式,并对单晶硅在有无勾形磁场情况下熔体内流场和氧的浓度分布进行了数值模拟,计算出磁场作用下磁场强度和洛伦兹力及有无磁场时流函数、垂直截面处的速度场和氧的浓度分布。通过分析表明,勾形磁场能使流动更为平稳,能有效地降低熔体内及生长界面氧的浓度,并对产生这一现象的机理作了理论分析。 展开更多

关键词 单晶硅 提拉法 勾形磁场 磁场强度 计算公式 洛伦兹力

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φ300mm的大直径直拉单晶硅勾形磁场下生长的数值模拟 被引量：12

2

作者 宇慧平 隋允康 +2 位作者 张峰翊 常新安 安国平 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期453-458,共6页

直径300mm硅片的生产技术是当今硅材料生产研究的重要方向之一,而晶体生长 界面的形状、温度分布、晶体中氧的浓度和均匀性等对熔体流动状态十分敏感,采用实验的方 法来测量熔体的流动、温度场分布是很困难的,因此很难通过实验的方法获... 直径300mm硅片的生产技术是当今硅材料生产研究的重要方向之一,而晶体生长 界面的形状、温度分布、晶体中氧的浓度和均匀性等对熔体流动状态十分敏感,采用实验的方 法来测量熔体的流动、温度场分布是很困难的,因此很难通过实验的方法获得熔体的流动是如 何影响晶体生长的质量的,而数值模拟能提供熔体流动、温度分布等详细内容,为单晶硅的生 长提供有利的指导.本文采用低雷诺数的K-ε紊流模型,对直径300mm的大直径单晶硅生 长进行了数值模拟,通过熔体在有、无勾形磁场作用时的流场、温度场的分析,阐明了勾形磁 场影响熔体流动的机理. 展开更多

关键词 直拉法 勾形磁场 数值模拟

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大回旋cusp电子注数值模拟 被引量：5

3

作者 赵青 李宏福 +1 位作者 任同 罗勇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期631-634,共4页

新一代宽带、高增益、大功率回旋行波管需要新型的电子注,而大回旋cusp电子注为其实现提供了可能。对大回旋cusp电子注进行系统理论分析,建立了大回旋cusp电子注的物理模型,在理论分析基础上进行了大量数值计算和模拟优化,并对大回旋cus... 新一代宽带、高增益、大功率回旋行波管需要新型的电子注,而大回旋cusp电子注为其实现提供了可能。对大回旋cusp电子注进行系统理论分析,建立了大回旋cusp电子注的物理模型,在理论分析基础上进行了大量数值计算和模拟优化,并对大回旋cusp电子枪设计中的影响因素进行探讨。设计出一支低速度零散、高速度比、低纹波,适用于高次谐波的高功率(54 kV,2.7 A)cusp电子枪。 展开更多

关键词 cusp磁场 电子枪 大回旋cusp电子注 回旋行波管

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CUSP磁场对直拉硅单晶氧浓度分布影响的数值模拟 被引量：9

4

作者 常麟 周旗钢 +2 位作者 戴小林 鲁进军 卢立延 《稀有金属》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期909-915,共7页

利用有限元分析软件对Φ300 mm直拉硅单晶生长过程进行模拟,分析了保持CUSP磁场对称面与熔体坩埚界面交点处的径向分量不变的情况下,硅单晶中氧浓度分别随CUSP磁场通电线圈距离、通电线圈半径的变化规律。随着通电线圈距离和半径的增大... 利用有限元分析软件对Φ300 mm直拉硅单晶生长过程进行模拟,分析了保持CUSP磁场对称面与熔体坩埚界面交点处的径向分量不变的情况下,硅单晶中氧浓度分别随CUSP磁场通电线圈距离、通电线圈半径的变化规律。随着通电线圈距离和半径的增大,晶体熔体固液界面氧浓度均逐渐降低。随着通电线圈距离和半径的增大,硅熔体径向磁场强度逐渐增大,对坩埚底部熔体向晶体熔体固液界面处对流的抑制作用加强,固液界面下方熔体轴向流速减小,使得从坩埚底部运输上来的富氧熔体减少,继而固液界面处的氧浓度降低。随着线圈距离和半径的增大,为保持所需磁场强度,施加电流也逐渐增大,从而能耗增大,与增大通电线圈距离相比,增大通电线圈半径所需的电流较大。通过实验,将CUSP磁场对单晶中氧浓度分布影响的数值模拟结果与实际晶体生长进行了对比,实验结果验证了数值模拟的结果。 展开更多

关键词 直拉硅单晶 cusp磁场 氧浓度 有限元分析 数值模拟

原文传递

勾形磁场中直拉硅单晶浓度场的数值模拟研究 被引量：6

5

作者 王英伟 刘景和 +1 位作者 程灏波 李建利 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期133-139,共7页

为有效控制晶体尺寸、金属杂质含量、掺杂元素及氧分布的均匀性,提出在非均匀轴对称勾形磁场中利用磁控提拉法生长硅单晶。用有限差分法对非均匀轴对称勾形磁场中直拉硅单晶体系中的浓度场进行数值模拟研究,基于直拉硅单晶生长系统的物... 为有效控制晶体尺寸、金属杂质含量、掺杂元素及氧分布的均匀性,提出在非均匀轴对称勾形磁场中利用磁控提拉法生长硅单晶。用有限差分法对非均匀轴对称勾形磁场中直拉硅单晶体系中的浓度场进行数值模拟研究,基于直拉硅单晶生长系统的物理及数学模型,进行无量纲化处理,借助于相应的边界条件进行求解,并针对不同工艺条件下熔体中及界面处氧浓度分布情况进行模拟研究。结果表明:在勾形磁场作用下,通过改变磁场强度、晶体和坩埚转速及晶体半径可有效控制固液界面处氧浓度及分布均匀性,从而在晶体中获得径向均匀的氧浓度。 展开更多

关键词 硅单晶 引上法晶体生长 勾形磁场 浓度场 有限差分法 数值模拟

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勾形磁场的优化设计与实现 被引量：6

6

作者 安涛 高勇 +2 位作者 李守智 马剑平 张如亮 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期882-887,共6页

本文采用有限元法对8英寸单晶炉(16寸坩埚)勾形磁场的磁场分布和磁场强度,以及影响磁场强度的线圈匝数、导线面积、线圈间距等因素进行了模拟分析和优化,并依据模拟结果得到磁场结构的优化设计参数。最后通过实验对磁场的设计参数进行... 本文采用有限元法对8英寸单晶炉(16寸坩埚)勾形磁场的磁场分布和磁场强度,以及影响磁场强度的线圈匝数、导线面积、线圈间距等因素进行了模拟分析和优化,并依据模拟结果得到磁场结构的优化设计参数。最后通过实验对磁场的设计参数进行了验证,结果表明:磁场分布和磁场强度模拟结果与实际测试结果可较好吻合;磁场的关键参数满足晶体生长的磁场要求;模拟方法是正确的、符合实际的。此方法为磁场设计提供了一种可靠的模拟新方法和经验数据。 展开更多

关键词 有限元 勾形磁场 单晶炉 磁场强度

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单晶炉勾形磁场的优化设计与分析 被引量：5

7

作者 安涛 高勇 +2 位作者 马剑平 李守智 李留臣 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期292-296,共5页

本文采用有限元法对勾形磁场的分布进行了模拟分析,结果表明磁场强度径向分量Bx随径向距离r增大可视为线性增大,并且在线圈中心面上下20mm靠近坩埚内壁的窄小区域内最强。通过对磁场强度的影响因素的分析表明,磁场Bx随电流增大呈线性增... 本文采用有限元法对勾形磁场的分布进行了模拟分析,结果表明磁场强度径向分量Bx随径向距离r增大可视为线性增大,并且在线圈中心面上下20mm靠近坩埚内壁的窄小区域内最强。通过对磁场强度的影响因素的分析表明,磁场Bx随电流增大呈线性增加,并随匝数增加呈非线性增大。最后依据模拟结果及其分析,取得了磁场的设计参数。 展开更多

关键词 有限元法 分析方法 单晶炉 勾形磁场 磁场强度 生长工艺

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单晶炉低功耗勾形磁场设计与优化 被引量：5

8

作者 安涛 高勇 张创 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期1113-1118,共6页

本文提出了一种低功耗的新勾形磁场结构,来解决现有勾形磁场功耗过大的问题。并以8英寸单晶炉勾形磁场为研究对象,利用有限元法对线圈匝数、电流大小、线圈间距等参数对磁场强度及其分布的影响进行了模拟分析和优化设计。结果表明:在坩... 本文提出了一种低功耗的新勾形磁场结构,来解决现有勾形磁场功耗过大的问题。并以8英寸单晶炉勾形磁场为研究对象,利用有限元法对线圈匝数、电流大小、线圈间距等参数对磁场强度及其分布的影响进行了模拟分析和优化设计。结果表明:在坩埚壁处产生横向磁场强度均为492 GS时,线圈内径820 mm、线圈间距200 mm等结构相同,而线圈匝数分别为2400匝的新结构与96匝的现有结构磁场相比,总功率从现有结构的38.9 kW降低到9.8 kW(降低了74.7%)。该研究为勾形磁场得以广泛应用提供了一种新的设计思路及设计方法。 展开更多

关键词 单晶炉 勾形磁场 磁场强度 低功耗

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勾形磁场下直径300mm CZ Si熔体中氧浓度分布的数值模拟 被引量：5

9

作者 宇慧平 隋允康 +1 位作者 张峰翊 常新安 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期517-523,共7页

采用低雷诺数K-ε紊流模型，考虑自然对流、晶体旋转和坩埚旋转等因素，对晶体直径为300mm，磁场强度变化范围在0～0．12T条件下，熔体硅内流场及氧的浓度分布、磁场分布等作了数值模拟．计算中采用有限体积法，运用SIMPLE(semi—implic... 采用低雷诺数K-ε紊流模型，考虑自然对流、晶体旋转和坩埚旋转等因素，对晶体直径为300mm，磁场强度变化范围在0～0．12T条件下，熔体硅内流场及氧的浓度分布、磁场分布等作了数值模拟．计算中采用有限体积法，运用SIMPLE(semi—implicit method for pressure linked equations)算法耦合压力和速度场，动量方程、能量方程中对流项的离散采用QUICK(quadratic upwind interpolation of convective kinematics)格式，紊动能和耗散项方程中对流项的离散采用迎风格式．数值模拟结果表明，在勾形磁场作用下，熔体硅内的流场、氧的浓度分布与无磁场作用相比有较大不同，随着磁场强度的增加，生长界面处氧的浓度降低，并且磁场确实能有效地抑制熔体内的紊流，有利于晶体生长． 展开更多

关键词 单晶硅 勾形磁场 氧浓度 紊流模型

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大尺寸单晶炉勾形磁场的优化设计 被引量：4

10

作者 焦尚彬 刘丁 任宁 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期1035-1040,共6页

本文在分析cusp磁场抑制对流原理的基础上,采用有限元法对大尺寸单晶炉cusp磁场进行了建模。利用模型分析了磁场结构尺寸对磁场强度的影响,优化了磁场结构;分析了线圈规格对磁场功率的影响,优化了磁场功率;并通过实验验证了建模方法的... 本文在分析cusp磁场抑制对流原理的基础上,采用有限元法对大尺寸单晶炉cusp磁场进行了建模。利用模型分析了磁场结构尺寸对磁场强度的影响,优化了磁场结构;分析了线圈规格对磁场功率的影响,优化了磁场功率;并通过实验验证了建模方法的有效性。实验结果表明:该模拟方法可用于大尺寸单晶炉cusp磁场的实际设计。 展开更多

关键词 cusp磁场 单晶炉 参数优化 功率优化

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会切磁场中大回旋电子束产生的研究 被引量：1

11

作者 赵青 李宏福 任同 《核聚变与等离子体物理》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期223-227,共5页

研究了会切磁场产生的机理。通过对Moster-Molnar模型的探讨,建立了会切磁场的物理模型。在会切磁场理论分析和数值模拟基础上,探讨了影响会切磁场设计的因数;利用拉格朗日公式求解了会切磁场中电子运动轨迹。探讨了会切磁场与大回旋空... 研究了会切磁场产生的机理。通过对Moster-Molnar模型的探讨,建立了会切磁场的物理模型。在会切磁场理论分析和数值模拟基础上,探讨了影响会切磁场设计的因数;利用拉格朗日公式求解了会切磁场中电子运动轨迹。探讨了会切磁场与大回旋空心会切电子枪的关系,得到了改进会切电子枪性能的一些一般性结论。 展开更多

关键词 电子枪 大回旋会切电子枪 会切磁场 回旋 电子束 电子运动轨迹 拉格朗日公式 nar模型 物理模型 数值模拟

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单晶炉勾形磁场设计参数实验验证 被引量：2

12

作者 安涛 高勇 李守智 《西安理工大学学报》 CAS 2005年第3期296-300,共5页

通过模拟方法得到8英寸单晶炉(16英寸坩埚)勾形磁场的设计参数,并对磁场参数的模拟结果进行了实验验证。结果表明:磁场参数及其分布均满足晶体生长要求,磁场参数的模拟结果与实验结果吻合较好。该模拟方法可用于勾形磁场的实际设计。

关键词 有限元 勾形磁场 单晶炉 磁感应强度

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勾形磁场对硅单晶CZ生长过程的影响 被引量：3

13

作者 李友荣 魏东海 +1 位作者 吴双应 彭岚 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1021-1024,共4页

利用有限元法对勾形磁场环境下硅单晶Czochralski生长时炉内的传递过程进行了全局数值模拟,磁场强度范围为(0～2.0)T。结果表明,勾形磁场可有效抑制熔体内的流动;随着磁场强度增加,熔体内对流逐渐减弱,加热器功率增大,结晶界面温度梯度... 利用有限元法对勾形磁场环境下硅单晶Czochralski生长时炉内的传递过程进行了全局数值模拟,磁场强度范围为(0～2.0)T。结果表明,勾形磁场可有效抑制熔体内的流动;随着磁场强度增加,熔体内对流逐渐减弱,加热器功率增大,结晶界面温度梯度在磁场强度为0.05 T时略有降低,之后增加;结晶界面形状在磁场强度为0.05 T和0.1 T时向熔体侧弯曲,之后随磁场的增加,变得平坦;同时,熔体内的传质机制逐渐转为以扩散为主;结晶界面平均氧浓度随磁场强度的增加而逐渐降低,当磁场强度高于1.0 T时,结晶界面氧浓度会略有上升. 展开更多

关键词 Czochralski方法 勾形磁场 温度场 氧浓度分布

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回旋管电子枪的发展及其评述 被引量：2

14

作者 吴浠桥 赵青 +1 位作者 董爱香 李宏福 《真空电子技术》 2007年第1期30-34,共5页

回旋管电子枪是一种具有重要发展前景的高功率微波源(HPM)电子枪。该文简要介绍了回旋管电子枪的结构和设计原理,并且评述了国际上加旋管电子枪的发展状况及趋势,着重介绍了大回旋电子枪的发展状况及趋势,并指出了回旋管电子枪发展中存... 回旋管电子枪是一种具有重要发展前景的高功率微波源(HPM)电子枪。该文简要介绍了回旋管电子枪的结构和设计原理,并且评述了国际上加旋管电子枪的发展状况及趋势,着重介绍了大回旋电子枪的发展状况及趋势,并指出了回旋管电子枪发展中存在的一些关键问题及一些建议。 展开更多

关键词 回旋电子枪 cusp磁场 高功率微波源

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大直径单晶炉Cusp磁场设计与实现 被引量：2

15

作者 欧阳鹏根 李伟 +2 位作者 张俊 曹建伟 邱敏秀 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2011年第11期1827-1831,共5页

随着硅单晶材料向着大直径、高性能方向发展,通过施加Cusp磁场来提高材料质量成为研究趋势。但目前大直径单晶炉Cusp磁场存在功耗大、加工难等缺点。针对这些问题,提出一种实心螺线管式的磁场线圈结构及线圈外部冷却方式,然后以TDR130... 随着硅单晶材料向着大直径、高性能方向发展,通过施加Cusp磁场来提高材料质量成为研究趋势。但目前大直径单晶炉Cusp磁场存在功耗大、加工难等缺点。针对这些问题,提出一种实心螺线管式的磁场线圈结构及线圈外部冷却方式,然后以TDR130型单晶炉(32吋坩埚)为例,通过有限元分析法对其Cusp磁场分布、线圈匝数、间距等参数进行了数值模拟及分析,并根据模拟分析结果对磁场结构进行了优化及设计。实验结果表明:数值模拟结果与实测值较好地吻合,同时这种Cusp磁场线圈结构形式及冷却方式能够满足单晶炉的生产要求,功耗降低20%以上。 展开更多

关键词 单晶炉 cusp磁场 有限元 功耗

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大回旋电子枪中的CUSP磁场研究

16

作者 赵青 李宏福 罗勇 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2007年第1期109-111,共3页

会切(CUSP)磁场是产生大回旋空心CUSP电子注的关键,该文分别对CUSP磁场中双曲正切模式和Moster-Molnar模型进行探讨,通过理论分析和数值模拟,建立适合于大回旋器件用CUSP磁场的物理模型;并对CUSP磁场设计中的影响因数进行探讨;同时探讨... 会切(CUSP)磁场是产生大回旋空心CUSP电子注的关键,该文分别对CUSP磁场中双曲正切模式和Moster-Molnar模型进行探讨,通过理论分析和数值模拟,建立适合于大回旋器件用CUSP磁场的物理模型;并对CUSP磁场设计中的影响因数进行探讨;同时探讨了CUSP磁场与大回旋空心CUSP电子枪的关系,结果表明:改变CUSP磁场的阴极区磁场的变化对设计低速度零散、低纹波、高速度比值α的轴向环绕大轨迹CUSP电子枪有较大的影响。 展开更多

关键词 大回旋cusp电子枪 cusp磁场 双曲正切模式 Moster-molnar模型

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勾形磁场作用下分离结晶中熔体热毛细对流的数值模拟 被引量：2

17

作者 彭岚 龚欢 +2 位作者 李友荣 屠竞毅 于鑫 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期49-54,共6页

为了更好地了解勾形磁场对分离结晶法制备CdZnTe晶体过程中熔体热毛细对流的影响,采用有限差分法对熔体内的热量和动量传递进行数值模拟。假定熔体为不可压缩牛顿流体,熔体的高径比为1,狭缝自由表面无因次宽度为0.1,研究了不同Ma数下,H... 为了更好地了解勾形磁场对分离结晶法制备CdZnTe晶体过程中熔体热毛细对流的影响,采用有限差分法对熔体内的热量和动量传递进行数值模拟。假定熔体为不可压缩牛顿流体,熔体的高径比为1,狭缝自由表面无因次宽度为0.1,研究了不同Ma数下,Ha数分别为0、45、90、135时的CdZnTe晶体生长过程。结果表明,勾形磁场能够有效地抑制熔体内部的对流,并且随着磁场强度的增加,抑制作用增强,熔体内部流动减弱。 展开更多

关键词 分离结晶 勾形磁场 CDZNTE晶体 热毛细对流 数值模拟

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尖角磁场极性对双钨极氩弧焊电弧形态和焊缝特征的影响 被引量：1

18

作者 刘润涛 朱言利 +1 位作者 王泽力 刘黎明 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期37-43,I0005,共8页

针对双钨极氩弧焊(T-TIG)存在的电弧压力小、焊缝熔深浅等问题,引入不同极性的外加尖角磁场辅助T-TIG焊方法.分别采用高速摄像机和红外摄像仪研究不同极性的尖角磁场对电弧形态和焊缝特征的影响规律,并构建物理模型以揭示尖角磁场与电... 针对双钨极氩弧焊(T-TIG)存在的电弧压力小、焊缝熔深浅等问题,引入不同极性的外加尖角磁场辅助T-TIG焊方法.分别采用高速摄像机和红外摄像仪研究不同极性的尖角磁场对电弧形态和焊缝特征的影响规律,并构建物理模型以揭示尖角磁场与电弧等离子体间的相互作用机制.结果表明,外加尖角磁场影响着T-TIG电弧形态和焊缝温度场,两种极性的尖角磁场都对其热影响区组织有细化作用.其中,在正极性的尖角磁场作用下,T-TIG电弧形态变化程度更大,焊缝温度场更加集中,焊缝熔深比未加磁场时增加37.1%,同时能量利用效率提高31.6%. 展开更多

关键词 T-TIG焊 尖角磁场 不同极性 电弧形态 焊缝特征

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磁场结构对Ф300 mm直拉单晶硅碳杂质的影响研究 被引量：2

19

作者 李岩 李进 +2 位作者 景华玉 高昂 高忙忙 《人工晶体学报》 CSCD 北大核心 2017年第11期2119-2124,共6页

本文利用CGSim晶体生长软件分析了不同磁场结构对直拉单晶硅中碳杂质含量的影响。结果表明,气氛中的碳原子主要通过熔体自由表面上靠近坩埚壁一侧区域扩散进熔体。通过调节对称磁场和非对称磁场的结构参数来抑制碳原子掺入区域的对流强... 本文利用CGSim晶体生长软件分析了不同磁场结构对直拉单晶硅中碳杂质含量的影响。结果表明,气氛中的碳原子主要通过熔体自由表面上靠近坩埚壁一侧区域扩散进熔体。通过调节对称磁场和非对称磁场的结构参数来抑制碳原子掺入区域的对流强度,增大碳原子扩散层的厚度,进而降低熔体中的碳原子浓度,最终获得低碳含量的直拉单晶硅。 展开更多

关键词 单晶硅 勾型磁场 熔体流动 洛伦兹力 碳浓度

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基于ANSYS的勾形电磁场有限元分析 被引量：1

20

作者 林智慧 吴华勇 盛虎 《电子测量技术》 2018年第5期18-22,共5页

为提高单晶硅质量,采用ANSYS软件对勾型电磁场进行理论分析和优化设计。建立8 in单晶炉勾型磁场的仿真模型,并分析了磁场径向分量B_r随径向变化规律和磁场轴向分量B_z随轴向距离变化规律,验证了模型的准确性;在此模型基础上,分析和确立... 为提高单晶硅质量,采用ANSYS软件对勾型电磁场进行理论分析和优化设计。建立8 in单晶炉勾型磁场的仿真模型,并分析了磁场径向分量B_r随径向变化规律和磁场轴向分量B_z随轴向距离变化规律,验证了模型的准确性;在此模型基础上,分析和确立了影响单晶生长的关键磁场参数,进一步对线圈电流I、线圈直径R和线圈间距h等对磁场影响规律进行了探讨,并得到优化的结构参数。仿真结果表明本文所设计的磁场关键参数正确性和有效性,为指导勾型磁场设计提供了依据。 展开更多

关键词 勾形磁场 有限元 建模 磁场强度 参数优化

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