使用Fluent模拟直拉法硅晶体生长过程中的熔体流动与热场

"直拉法硅晶体生长中单晶炉坩埚内熔体的数值模拟 (2014年) - 弋英民，张潼，刘丹 - 西安理工大学 自动化与信息工程学院" 这篇论文主要探讨了在直拉法硅晶体生长过程中，如何使用通用流体仿真软件Fluent来模拟单晶炉内的熔体流场和热场。直拉法是硅晶体生长的主要方法，其中硅晶体的质量和性能很大程度上取决于熔体的流动和温度分布。传统的模拟方法包括专用仿真软件和通用编程软件，但前者授权费用高昂，后者则需要高级的编程技巧和深厚的理论基础。 作者弋英民、张潼和刘丹来自西安理工大学自动化与信息工程学院，他们选择Fluent作为研究工具，因为它是广泛使用的通用流体动力学仿真软件，能够处理复杂的多物理场问题。在研究中，他们对单晶炉坩埚内的硅熔体进行了数值模拟，分析了熔体的流动特性以及温度分布情况，这有助于理解硅晶体生长过程中的热力学行为。 为了验证Fluent模拟结果的准确性，论文采用了Wheeler标准问题进行检验。Wheeler标准问题是一个被广泛接受的热流体流动问题的基准测试，它的结果已经被广泛认可。经过对比分析，Fluent的模拟结果成功通过了Wheeler标准问题的验证，证明了使用Fluent进行单晶炉模拟的可靠性和有效性。 论文的关键点在于，利用Fluent对大尺寸硅单晶炉晶体生长过程中的多场问题进行数值仿真，为实际的硅单晶生长热场设计提供了科学依据。这意味着工程师和研究人员可以通过这种模拟方法优化热场设计，从而提高晶体的质量，减少缺陷，降低成本。 此外，论文还强调了关键词如“单晶炉”、“Wheeler标准问题”和“Fluent”，这些都是晶体生长领域的重要概念和技术工具。"单晶炉"是晶体生长的核心设备，"Wheeler标准问题"是评估流体模拟精度的标准，而"Fluent"则是实现这一模拟的关键软件工具。 这项工作对于理解直拉法硅晶体生长过程中的物理现象，以及推动硅晶体生长技术的进步具有重要意义。通过数值模拟，研究人员可以更深入地探索熔体流动和热场控制策略，进而优化晶体生长工艺，提升半导体工业的生产效率和产品质量。