Analiza numeryczna turbulentnego transportu ciepła ciekłego krzemu podczas wytwarzania kryształu krzemu metodą Czochralskiego

• Autorzy: Mika G. , Szmyd J.

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of turbulent heat transfer in silicon melt during Czochralski crystal growth process

• Konferencja: Krajowa Konferencja Mechaniki Płynów (XIV ; 18-22.09.2000 ; Arturówek k/Łodzi, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono analizę numeryczną procesu wytwarzania kryształów krzemu metodą Czochralskiego. Dla wyznaczenia wielkości związanych z turbulentnym transportem ciepła posłużono się trzema modelami turbulencji bazującymi na modelach k-ε (low-Reynolds number models). Wyniki obliczeń przedstawiono zarówno dla konwekcji naturalnej jak i konwekcji mieszanej związanej z ruchem obrotowym krysztahi oraz tygla. Przeanalizowano wpływ czynników zewnętrznych na pola prędkości oraz temperatury ciekłej fazy krzemowej.

EN

Numerical analysis was performed for the Czochralski growth process of silicon melt. Three models for turbulent convection were tested in order to simulate the turbulent quantities of the fluid motions. Each of the models was based on low-Reynolds k-ε model. Calculations were presented for the combination of buoyancy - driven flow and flow driven by crystal and crucible rotation. The influence of external parameters on the flow and temperature pattern of the melt was analysed.

Słowa kluczowe

PL

liczby Reynoldsa; turbulencje; metoda Czochralskiego; wytwarzanie kryształów; wzrost kryształów

EN

Reynolds number; turbulence; Czochralski method; crystal growth

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka
• Rocznik: 2000
• Tom: nr 117, vol. 2
• Strony: 149--154
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Mika G.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Teorii i Inżynierii Procesów Metalurgicznych, Al. Mickiewicz 30, 30-059 Kraków

autor

Szmyd J.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Teorii i Inżynierii Procesów Metalurgicznych, Al. Mickiewicz 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] R.R. Ristorcelli, J.L. Lumley, Instabilities, transition and Turbulence in Czochralski crystal melt, Journal of Crystal Growth, Vol. 116, pp. 447-450, 1991.
• [2] K. Kakimoto, M. Watanabe, T. Hibiya, Direct observation by X-ray radiography of convection of melt molten silicon in the Czochralski growth method, Journal of Crystal Growth, Vol. 88, pp. 365-370, 1988.
• [3] T. Manakata, I. Tanasawa, Onset of oscillation in silicon melts. Journal of Crystal Growth, Vol. 106, pp. 566-576, 1990.
• [4] X. Wu, K. Kakimoto, H. Ozoe, Z Guo, Numerical study of natural convection in Czochralski crystallisation, Chemical Engineering Journal, Vol. 3369, pp. 1-7, 1998.
• [5] W. P. Jones, B.E. Launder, The prediction of laminarization with two-equation model of Turbulence, Int. Journal of Heat and Mass Transfer, Vol 15, pp. 301-314,1972.
• [6] G.H. Hoffman, Improved form of the low Reynolds number k-e turbulence model, Physics Fluids, Vol 18, pp. 309-312, 1975.
• [7] A. A. Mohamad, R. Viskanta, Modelling of turbulent buoyant flow and heat transfer in liquid metals, Int. J. Heat and Mass Transfer, Vol. 36, pp. 2815-2826, 1992.
• [8] S.V. Patankar, Numerical Heat Transfer and Fluid Flow, Hemisphere, New York, pp.30-131, 1980.
• [9] Roache, P.J., Computational Fluid Dynamics, Hermosa Publishers, Albuquerque, pp. 122-123, 1976.
• [10] J. S. Szmyd, G. Mika, K. Suzuki, Convection in an Y-Ba-Cu-0 melt during crystal growth by Czochralski method, Fifth International Conference on Advanced Computational Methods in Heat Transfer, pp. 223 - 232, 1998.
• [11] H.T. Chung, S.C. Lee, J.K. Yoon, Numerical prediction of operational parameters in Czochralski growth of Large-scale Si, Journal of Crystal Growth, Vol. 163, pp. 249-258, 1996.