Министерство образования Российской федерации Петрозаводский государственный университет Кольский филиал факультет: Прикладная физика кафедра: Техническая физика специальность: теплофизика дисциплина: Теплопередача в промышленных аппаратах Курсовая работа Тема: Изучение распределения гидродинамических конвективных потоков жидкости в расплаве при выращивании кристаллов вытягиванием из расплава. Выполнил: Студент 4 курса, группы № 2, Ул Евгей Алексач. Научный руководитель: Бирв В. В. Проверил: Нив В. Г. Апатиты 2004 1 Содержание Введение ........................................................................................................................................... 3 1. Технология выращивания кристаллов ............................................................................................ 3 1.1 Получение кристаллов из жидкой фазы ............................................................................................. 3 1.2 Описание процесса выращивания кристаллов методом Чохральского .......................................... 3 1.3 Схема тепловых потоков и изотерм в системе расплав-кристалл ................................................... 3 1.4 Понятие индукционного нагрева ........................................................................................................ 4 2. Технологический эксперимент................................................................................................... 4 2. 1 Гидродинамика расплава .................................................................................................................... 4 2.2 Математическое моделирование процессов получения монокристаллов ...................................... 4 2.3 Численные методы расчета движений несжимаемой жидкости ...................................................... 5 2.4 Вычислительный технологический эксперимент ............................. Error! Bookmark not defined. Заключение....................................................................................................................................... 8 Список использованной литературы: ....................................................................................................... 8 Приложение 1................................................................................................................................... 9 Приложение 2................................................................................................................................... 9 Приложение 3................................................................................................................................... 9 2 Введение Для успешного развития электронной техники необходимым условием является разработка прогрессивных, …………… 1. Технология выращивания кристаллов 1.1 Получение кристаллов из жидкой фазы Для выращивания монокристаллов из расплава используются различные методы. В основе всех их лежит направленная кристаллизация расплава, при которой зарождение и рост кристалла при наличии ……….. 1.2 Описание процесса выращивания кристаллов методом Чохральского Принцип метода вытягивания кристаллов из расплавов впервые был предложен Чохральским в 1916 г. ……………. 1.3 Схема тепловых потоков и изотерм в системе расплавкристалл Для выращивания однородных по свойствам монокристаллов методом Чохральского необходимо выполнение следующих условий: самая холодная точка должна быть расположена в месте касания затравки с………….., а также размеры переохлажденной области расплава вблизи фронта кристаллизации (приложение 2). 3 Рисунок 1.3. Схема ………Чохральского: 1 — кристалл; ……….. в системе расплав - кристалл показана на рисунке 1.3. Поток тепла Qн, поступающий к тиглю от нагревателя, равен сумме потоков тепла, отводимых излучением от расплава Qир теплопроводностью Qтк 1.4 Понятие индукционного нагрева Индукционный нагрев — прогрессивный способ, обладающий следующими достоинствами: быстротой, …………… 2. Технологический эксперимент 2. 1 Гидродинамика расплава Класс неоднородностей состава выращиваемых кристаллов обусловлен несовершенством используемых технологических процессов и установок. К ним относятся неконтролируемые во времени …………….. 2.2 Математическое моделирование процессов получения монокристаллов Вычислительный эксперимент является эффективным средством теоретического исследования при решении задач технологии получения монокристаллических материалов. 4 Моделирование ……….. 2.3 Численные методы расчета движений несжимаемой жидкости Рассмотрим основные численные методы решения задач о течении несжимаемой жидкости в области с регулярными границами, покрытой прямоугольной конечно-разностной сеткой. Опишем в общих …………. 5 направления векторов течения расплава Картины течения расплава и температурные поля для критерия Re = 100. 6 температурные поля течение расплава (функция тока) радиальная составляющая скорости осевая составляющая скорости 7 Заключение В данной работе были рассмотрены теоретические основы Список использованной литературы: 1. Немков В.С., нагрева. – Л. 1988. 2. Блинов И. Г.,. – М. 1986. 3. Таиров Ю. М., материалов. – М. 1990. 4. Исаченко В. – М. 1981. 8 Приложение 1. Схема установки (метод Чохральского). ………………….. Установка состоит из следующих блоков : ………….. Приложение 2. Устройство зоны технологического роста. …………….. Изотермы тепл.овых потоков в расплаве……………… ………………. Приложение 3. Основные стадии технологического процесса выращивания монокристалла методом Чохральского……………… . загрязнений. .. 1. Формирование шейки монокристалла, 4. Разращивание монокристалла от размеров представляющей собой тонкий и длинный шейки до номинального диаметра монокристалл. слитка т.е……….. 9