Вестник МГОУ. Серия: Физика-математика / 2020 №4

Название статьи МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ОБРАЗОВАНИЕ ГРАННЫХ ФОРМ РОСТА В МОНОКРИСТАЛЛАХ
Авторы Юсим В.А., Саркисов С.Э., Калимуллин Р.К., Петров С.В., Клосс Ю.Ю.
Серия Физика-математика
Страницы 28 - 48
Аннотация Целью данной работы является исследование распределения неоднородности теплового поля в расплаве вдоль оси роста кристаллов для различных методов выращивания. Процедура и методы. В рамках комплекса SolidWorks Premium в пакете Flow Simulation для построенных геометрических моделей кристаллизационных аппаратов методов Бриджмена, Чохральского и ГНК (горизонтальной направленной кристаллизации) была сформирована криволинейная блочно-структурированная базовая сетка и решалась сопряжённая задача в тепловом узле и водоохлаждаемой рубашке по исследованию процессов тепло-массопереноса и распределения неоднородности теплового поля в расплаве вдоль оси роста кристаллов для различных методов выращивания. Результаты. Получены результаты компьютерного моделирования распределения профилей температур по вертикальным и поперечным сечениям кристаллов, выращиваемых методами Бриджмена и Чохральского, а также получены картины характерного расположения фасеток, которые полностью согласуются с известными соответствующими экспериментальными результатами для кристаллов иттрий-алюминиевого граната. Теоретическая и практическая значимость. Анализ полученных результатов компьютерного моделирования, проведённый на основе рассмотрения общей теории механизмов роста кристаллов и морфологической неустойчивости фронта кристаллизации для трёх основных методов выращивания, подтвердил правильность полученных модельных картин возникновения форм гранного роста.
Ключевые слова тепломассоперенос, моделирование, граничные условия
Индекс УДК 6.62.620.66.66-6
DOI 10.18384/2310-7251-2020-4-28-48
Список цитируемой литературы 1. 1. Багдасаров Х. С. Высокотемпературная кристаллизация из расплава. М.: Физматлит, 2004. 162 c.
2. 2. Чернов А. А. Теория устойчивости гранных форм кристаллов // Кристаллография. 1971. Т. 16. № 4. С. 842-863.
3. 3. The Bridgman Method Growth and Spectroscopic Characterization of Calcium Fluoride Single Crystals / Elswie H. I., Lazarević Z. Ž., Radojević V., Gilić M., Rabasović M., Šević D., Romčević N. Ž. // Science of Sintering. 2016. Vol. 48. Iss. 3. P. 333-341. DOI: 10.2298/SOS1603333E.
4. 4. Nicoara I., Stef M., Pruna A. Growth of YbF3+-doped CaF2+ crystals and characterization of Yb3+/Yb2+ conversion // Journal of Crystal Growth. 2008. Vol. 310. Iss. 7-9. P. 1470-1475. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2007.11.066.
5. 5. Czochralski growth of UV-grade CaF2 single crystals using ZnF2 additive as scavenger / Ko J. M., Tozawa S., Yoshikawa A., Inaba K., Shishido T., Oba T., Oyama Y., Kuwabara T., Fukuda T. // Journal of Crystal Growth. 2001. Vol. 222. Iss. 1-2. P. 243-248. DOI: 10.1016/S0022-0248(00)00928-3.
6. 6. Mazelsky R., Hopkins R. H., Kramer W. E. Czochralski-growth of calcium fluorophosphates // Journal of Crystal Growth. 1968. Vol. 3-4. P. 260-264. DOI: 10.1016/0022-0248(68)90145-0.
7. 7. Лодиз Р., Паркер Р. Рост монокристаллов. М.: Мир, 1974. 540 c.
8. 8. Тепловой узел установки для выращивания галоидных кристаллов методом горизонтально направленной кристаллизации. Патент РФ № 2643980 от 02.06.2018 г. / Юсим. В. А., Калиммулин Р. К., Рябченков В. В., Саркисов С. Э.
9. 9. Соболев Б. П., Ломова В. И., Каримов Д. Н. Установка для выращивания кристаллов. Патент РФ № 120658 от 27.09.2012 г.
10. 10. Алимов О. М., Аношин К. Е., Ежлов В. С. Устройство для выращивания монокристаллов из расплава методом Чохральского. Патент РФ № 2534103 от 27.11.2014 г.
11. 11. Блистанов А. А. Кристаллы квантовой и нелинейной оптики: учебное пособие для вузов. М.: Наука, МИСИС, 2000. 432 с.
12. 12. Сцинтилляционные детекторы на основе монокристаллов CaF2-Eu / Шульгин Б. В., Бузмакова С. И., Викторов Л. В., Крымов А. Л., Петров В. Л., Подуровский С. В., Козлов А. А. и др. // Атомная энергия. 1993. Т. 75. № 1. С. 28-33.
13. 13. Багдасаров Х. С. Горяинов Л. А. Тепло- и массоперенос при выращивании монокристаллов направленной кристаллизацией. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. 224 с.
14. 14. Mathematical modeling of heat and mass transfer processes in the graphite thermal unit of the crystallization apparatus for Horizontal directional solidification method / Yusim V. A., Sarkisov S. E., Ryabchenkov V. V., Kloss Yu. Yu., Govorun I. V., Ivanova L. V., Sakmarov A. V. // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1560: International Interdisciplinary Scientific Conference “Advanced Element Base of Micro- and Nano-Electronics” (20-23 April 2020, Moscow, Russian Federation). P. 012060. DOI: 10.1088/1742-6596/1560/1/012060.
15. 15. Velazquez L., Curilef S. A thermodynamic fluctuation relation for temperature and energy // Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical. 2009. Vol. 42. No. 9. P. 095006-095025. DOI: 10.1088/1751-8113/42/9/095006.
16. 16. Jackson K. A. Single Crystal Growth // Crystal Growth: Proceedings of an International Conference on Crystal Growth (Boston, 20-24 June, 1966). Supplement to the Journal of Physics and Chemistry of Solids / ed. H. S. Peiser. New York: Pergamon Press, 1967. P. 17.
17. 17. Tiller W. A. Crystal Growth from the melt // The art and Science of Growing Crystals / ed. J. J. Gilman. New York: John Wiley and Sons, Inc., 1963. P. 277.
18. 18. Utech H. P., Brower W. S., Early J. G. Thermal correction and crystal growth in horizontal boats, from pattern, velocity measurement, and solid distributions // Crystal Growth: Proceedings of an International Conference on Crystal Growth (Boston, 20-24 June, 1966). Supplement to the Journal of Physics and Chemistry of Solids B29 / ed. H. S. Peiser. New York: Pergamon Press, 1967. P. 201-205.
19. 19. Sarkisov S. E., Ryabchenkov V. V. A device for producing single crystals of refractory fluorides. RF patent № 2608891, 26.01.2017.
Полный текст статьи pdf
Кол-во скачиваний 9

Лицензия Creative Commons

Лицензия Creative Commons

CyberLeninka

DOAJ
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru

© 2007 - 2021 Московский государственный областной университет
Официальный сайт журналов «Вестник МГОУ»

При цитировании ссылка на «Вестник МГОУ» обязательна. Материалы журналов распространяются в соответствии с лицензией CC BY.