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本文從晶體生長(zhǎng)物理基礎(chǔ)和流體力學(xué)的基本理論出發(fā),結(jié)合硅單晶制備過程中熱質(zhì)輸運(yùn)的分析,采用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值分析相結(jié)合的方法,以大直徑硅單晶制備為主要研究對(duì)象,研究熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)、控制參數(shù)和外加磁場(chǎng)對(duì)大直徑硅單晶生長(zhǎng)的影響。通過數(shù)值分析的手段,研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)和控制參數(shù)對(duì)晶體生長(zhǎng)特性的影響,確定了晶體制備的工藝條件;采用28inch和32inch熱場(chǎng)制備出400mm和45 藍(lán)寶石長(zhǎng)晶爐回收，多晶硅鑄錠爐回收，提拉式長(zhǎng)晶爐回收，多晶長(zhǎng)晶爐回收，臥式長(zhǎng)晶爐回收，拉式單晶爐、收購(gòu)直拉式單晶爐-85型/90型/95型/100型種種整套單晶回收提爐裝備、分子泵回收，真空泵回收，真空流量計(jì)回收，plc編程回收，控制屏回收，離子泵回收，渦輪分子泵回收，螺桿真空泵回收，渦旋高真空泵回收，因此,避免提拉系統(tǒng)的晃動(dòng)是單晶爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)之一。在生產(chǎn)實(shí)際中發(fā)現(xiàn),某型號(hào)單晶爐的提拉系統(tǒng)在工作轉(zhuǎn)速接近13~14r/min范圍時(shí),提拉系統(tǒng)的軟軸會(huì)出現(xiàn)明顯的晃動(dòng),這個(gè)問題一直制約著晶體生長(zhǎng)的質(zhì)量和生產(chǎn)效率的提高。以前雖然提出過很多的解決措施,但其效果均不明顯。本文擬采用有限元分析的方法,對(duì)單晶爐的提拉系統(tǒng)進(jìn)行分析,找出引起提拉系統(tǒng)軟軸晃動(dòng)

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而采用有限元法數(shù)值模擬是一種優(yōu)化單晶爐設(shè)計(jì)的重要工具。本文對(duì)采用矮加熱器的復(fù)合式熱場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了流場(chǎng)分布圖和熱場(chǎng)溫度分布圖。對(duì)新型熱屏和矮加熱器對(duì)晶體生長(zhǎng)的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)工作。結(jié)果表明,新型熱屏不僅起到導(dǎo)流筒的作用,改進(jìn)了流場(chǎng),使單晶氧含量下降;而且熱屏解決了大直徑單晶生長(zhǎng)中結(jié)晶潛熱難以散發(fā)的問題,大大提高了拉晶速率,降低了生產(chǎn)成本。