极秘です引上速度物语改 by Watanabe.ppt

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1、引上速度物語引上速度を上げるための本当の話1なぜ単結晶は成長するの？ルツボ内の過冷却融液に種結晶が接触することにより、これが核の働きをし、そこへ原子が付着して固化する固化の際に凝固潜熱が発生するため成長が持続するためには潜熱を奪う必要がある引上げではこの過程が成長速度を規制する主な因子と考えられている2潜熱はどこに逃げるの？潜熱５は結晶６を伝わって　外７に逃げる（図中の５→６→７のルート）ただし、界面には融液からも熱４が流れ込むので　　　　　４＋５→６→７になるCZにおける熱の流れ（ジグザグ矢印の流れは不安定）3最大引上速度は何できまるの？潜熱の放出は固液界面近傍の熱バランスで近似的に取り扱

2、える。Q4+Q5＝Q6，(1)Q4＝融液の熱伝導率ｘ融液の温度勾配ｘ断面積＝KL(dT/dXL)・SLQ5＝潜熱ｘ密度ｘ引上速度ｘ断面積＝LρP・SiQ６＝結晶の熱伝導率ｘ結晶の温度勾配ｘ断面積＝Ks(dT/dxs)・SSKL(dT/dXL)+LρLP＝Ks(dT/dxs),（２）最大引上速度Pmaxは融液から界面への熱の流れがなくなったときに得られる。Pmax＝Ks(dT/dxs)・（１/LρL）,(3)結晶の温度勾配に依存するが、φ６“結晶で２．５mm/min以上にはなるはず（劉さんの伝熱解析で確認予定）。Q4Q５Q６Q4：融液から界面に流れる熱Q5:界面で発生する潜熱Q6：界面から結晶

3、に流れる熱均一な直径制御下にあり、熱の流れが一次元的と仮定4引上速度はどうやって上げるの？(2)式を書きなおして、P＝{Ks(dT/dxs)ーKL(TB-Ti)/δT}／Lρ,(4)ここでTBは融液側の温度、Tiは界面の温度、δTは拡散境界層なお、δT＝1.61（KL/ρLCL)1/3ν1/6ω-1/2,(5)ここでCLは比熱、νは動粘性、ωは結晶とルツボの相対回転速度Pを大きくするには、手段1：TBを小さくする←ヒータ電力を下げる手段2：δTを大きくする　　　　←回転を下げる手段3：dT/dxsを大きくする　　←輻射シールドを使用する普段は、手段1を用いているが、手段1、手段2には限界があ

4、り、もっぱら手段3（輻射シールド）頼みに陥ってしまう。本当にそれでいいの？手段1、２に見られる限界こそが、高速化を制限している要因。これらの要因を取り除かなければ手段3は活きてこない。5それでは、手段1（ヒータ電力ダウン）の限界とは？非常に不思議な直径制御（まずヒータ電力ありき）なぜ引上速度（SL）をランプダウンさせなければならないのか（なぜロングタームの直径制御をSLで行っているのか）？　→ヒータ電力を上げながら直径を制御せざるを得ないから6通常の直径制御＝ショートタームをSLで、ロングタームはヒータ電力でADC(AutomaticDiameterControl）計測直径↓設定直径→　　　

5、　　　　　→↑SLで補正＝計測SL（ADC1)↓設定SL　　→　　　　　　　　　→↑ヒータ電力で補正（ADC2)比　較偏差比　較偏差参考：各制御タイプにおける直径の偏差　上記はPIV制御に相当7普通はこうなる単結晶長直径SL電力Short-term制御（擾乱による直径の変動に対応）Long-term制御（熱環境変化による直径の変化に対応）8なぜヒータ電力を下げたくないのか？SLアップのためにヒータ電力を下げると→①結晶が変形（捩れ、方形化）する②変な所からフリーズする③DFが崩れるなぜこういう事がおこるの？9ヒータ電力を下げるとなぜこういうことがおこるのか？それは魔の低温領域が存在するからヒ

6、ータ電力を下げていくとこの低温領域の温度がどんどん下がって過冷却になる①低温領域をめがけて結晶がはりだす⇒結晶変形②異物を核として融液が氷る⇒フリーズ③異物が結晶に付着する⇒DF崩れルツボ内に異物はこの低温領域にトラップされるルツボ回転を上げるとこの低温領域はルツボ壁側にシフトする温度ルツボ中心からの距離融液表面の温度分布10なぜ魔の低温領域が現れるの？結晶（＝ヒートシンク）ヒータ（＝熱源）熱源からヒートシンクに伝導により熱が移動する場合、熱源に近い側の温度は絶対に低くはならないじゃあ融液対流が関与してるんだ！（3頁図のジグザグ矢印の不安定な流れ）これは誰もが考えること磁場をかけて融液対流を

7、止めればいいんだ！これも正解それでは融液対流がどのように関与してるの？こうなるともうお手上げ11それはこうです魔の低温領域は二つの対流が融液表面で衝突しているところに形成される最高温部の石英ルツボ小R部を境に熱対流が上下に分岐しているのが問題。上の対流は更に分岐して表面で衝突する12それではこの魔の低温領域（＝融液流れ）は変えられるか磁場では？→１０００G程度の磁場では流速が弱まるだけで流れのパターンは変化し