شبیه‌سازی رشد بلور ژرمانیوم با استفاده از روش چکرالسکی

در این مقاله، مجموعه‌ای از شبیه‌سازی‌های عددی دو بعدی برای مراحل مختلف رشد واقعی توسط تکنیک چُکرالسکی برای بلور ژرمانیوم با استفاده از روش اجزای محدود انجام شد. نتایج توزیع دمای مذاب و میدان جریان گاز و فصل مشترک مذاب بلور با استفاده از رهیافت مدل سازی تلاطم میانگین رینولدز به صورت عددی بدست آمد. نتایج بدست آمده نشان می‌دهند که با افزایش طول بلور (یعنی، کاهش یافتن عمق مذاب)، سرعت چرخش ثابت بلور و نیز بوته، هم باعث افزایش هر دوی عدد رینولدز و انرژی جنبشی تلاطمی مذاب ژرمانیوم می شود، که علت آن انتقال حرکت و انرژی ثابت به بقیه مذاب است. هم چنین شکل محاسبه شده برای فصل مشترک مذاب بلور محاسبه شده برای بلور ژرمانیم با ارتفاع 9 سانتی متر با داده‌ها و مشاهدات تجربی در آزمایشگاه رشد بلور مطابقت خوبی دارد.

Simulation of germanium crystal growth by Czochralski method

In this article, a set of 2D numerical simulations were performed for different stages of a real Czochralski (Cz) growth of germanium crystal using Finite Element Method. The results of temperature distribution, melt and gas flow field, and crystalmelt interface were obtained numerically using the Reynoldsaveraged turbulence modelling approach. The obtained results show that, as the crystal length is increased (i.e., the melt depth is decreased), the constant rotation rates of crystal and crucible increase both the melt Reynolds number and its turbulent kinetic energy, because of transferring constant momentum and energy to the remaining Ge melt. In addition, the computed crystalmelt interface shape for germanium crystal having 9 cm height was in a good agreement with the experimental data and observations in the crystal growth lab.