勾形磁场中直拉硅单晶浓度场的数值模拟研究

摘要

为有效控制晶体尺寸、金属杂质含量、掺杂元素及氧分布的均匀性,提出在非均匀轴对称勾形磁场中利用磁控提拉法生长硅单晶。用有限差分法对非均匀轴对称勾形磁场中直拉硅单晶体系中的浓度场进行数值模拟研究,基于直拉硅单晶生长系统的物理及数学模型,进行无量纲化处理,借助于相应的边界条件进行求解,并针对不同工艺条件下熔体中及界面处氧浓度分布情况进行模拟研究。结果表明:在勾形磁场作用下,通过改变磁场强度、晶体和坩埚转速及晶体半径可有效控制固液界面处氧浓度及分布均匀性,从而在晶体中获得径向均匀的氧浓度。