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《冷心放肩微量提拉法大尺寸蓝宝石单晶生长过程的模拟分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、人工晶体学报第35卷第5期2006年10月Vol.35No.5JOURNALOFSYNTHETICCRYSTALSOctober,2006冷心放肩微量提拉法大尺寸蓝宝石单晶生长过程的模拟分析许承海,左洪波,孟松鹤,姚泰,汪桂根,李长青,张明福(哈尔滨工业大学复合材料研究与结构所,哈尔滨150001)摘要:利用数值模拟方法计算了冷心放肩微量提拉法(SAPMAC)蓝宝石晶体生长过程。结合晶体直径变化、裂纹出现位置与延续方向、晶体透明性等实验现象,通过与提拉法、温梯法、坩埚移动法等相对比,分析了冷心放肩微量提拉法晶体生长各阶段的工艺特点,并根据模拟计算结果对晶体生长系统和晶体生长控
2、制工艺进行了改进。分别利用增大热交换器的散热参数、降低加热温度、改进降温曲线、调节外加轴向和径向温度梯度的方式来实现对晶体生长的引晶、放肩、等径和收尾控制。通过实验比较证明了改进后的晶体生长系统和晶体生长控制工艺能够生长出性能较好的大尺寸蓝宝石晶体。关键词:晶体生长;数值模拟;蓝宝石;冷心放肩微量提拉法文章编号:10002985X(2006)0520976208中图分类号:O78文献标识码:ASimulationAnalysisontheSAPMACCrystalGrowthProcessofLargeSizeSapphireXUCheng2hai,ZUOHong2bo,ME
3、NGSong2he,YAOTai,WANGGui2gen,LIChang2qing,ZHANGMing2fu(CenterforCompositeMaterials,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)(Received15May2006)Abstract:TheSAPMAC(sapphiregrowthtechniquewithmicro2pullingandshoulderatcooledcenter)processhasinvestigatedbynumericalsimulationmethod.Thechar
4、acteristicsofseveraldifferentcrystalgrowthstageshavebeenanalyzedandcomparedwithCzochralskimethod,temperaturegradienttechniqueandbridgmantechniqueetc.Baseontheresultsofsimulationandtechniquesofdifferentcrystalgrowthstages,thesystemandcontroltechniquesofcrystalgrowthwereimproved;theconvention
5、alSAPMACfurnacewasmodifiedwiththeheatdissipationparametersincreased,theheatingtemperaturedecreased,thetemperaturefallingcurveimproved,theadditionalaxialandradialtemperaturegradientadjusted,sothenecking2down,shoulder2extending,iso2diameterandtailingprocessofthecrystalgrowthcanbecontrolled.Th
6、eexperimentresultstestifiedthatthegrowncrystalhasbetterqualityandlargersizebytheimprovedsystemofcrystalgrowthandcontroltechniques.Keywords:crystalgrowth;numericalsimulation;sapphire;SAPMACmethod收稿日期:2006205215基金项目:国防科研基金作者简介:许承海(19782),男,黑龙江省人,博士研究生。E2mail:hitxuchenghai@sina.com通讯作者:张明福,副研究
7、员,E2mail:mfzhang1@hit.edu.cn1引言α2Al2O3单晶俗称刚玉,又称蓝宝石或白宝石,是一种简单配位型氧化物晶体,属于六方晶系,空间群6[1]D3d-R3mC,a=b=0.4875nm,c=1.2991nm,α=β=90°,γ=120°。蓝宝石晶体具有非常稳定的化学性能,良好的机械性能,优良的热传导性和电气绝缘性。因其具有独特优异的力学、光学性能,适合在恶劣条件下工作,被广泛的应用于各种光学元件和红外军事装置、卫星空间技术、高强度激光的窗口材料[2,3]。蓝宝石与氮化镓具有相似的
