شبیه سازی سه بُعدی توزیع دما و میدان شاره در یک سیستم رشد بلور چُکرالسکی ژرمانیوم
چکیده
بلورهای نیمه¬هادی کاربرد وسیعی در ساخت قطعات الکترونیکی و مدارهای مجتمع دارند. ژرمانیوم یکی از بلورهای نیمه¬هادی است که در صنایع الکترونیک و مخابرات به¬صورت دیود و ترانزیستور به¬کار می¬رود. در کاربردهای الکتریکی علاوه بر این¬که ژرمانیوم باید به شکل تک¬بلور باشد، درجه¬ی خلوص آن نیز از اهمیت زیادی برخوردار است. مهم ترین تکنیک رشد این بلور نیمه-هادی، رشد از فاز مذاب و به روش چُکرالسکی می¬باشد. در این روش پودر ژرمانیوم ابتدا ذوب و سپس یک دانه¬ی بلوری با سطح آزاد مذاب تماس داده شده و ضمن چرخش به آهستگی بالا کشیده می¬شود تا به مذاب امکان رشد بر روی دانه داده شود. گرمای مورد نیاز برای ذوب پودر ژرمانیوم اساساً از دو مکانیسم القائی و مقاومتی در سیستم گرمایشی کوره¬ی چُکرالسکی تأمین می¬شود. بسته به سیستم گرمایشی به¬کار رفته درون کوره، ساختمان و هندسه¬ی هر کوره با کوره¬ی دیگر متفاوت خواهد بود. یک تک بلور کامل و موفق نیازمند تعادل در انرژی تولید شده و همچنین انتقال گرما در طی فرآیند رشد می¬باشد. از آن¬جائی که تبلور معمولی در دماهای بالا انجام می¬شود و مذاب¬های نیمه¬هادی برای تابش غیرشفاف هستند، تشخیص فرآیندهای موجود درنیمه¬هادی مذاب واقعاً مشکل است. تنها روش برای مطالعه¬ی تجربی آن، بررسی بلورهای رشد یافته است که به طور جدی کیفیت اطلاعات را کم می-کند. راه حل بسیار مهم برای رفع این مشکل، مدل¬سازی ریاضی سیستم رشد بلور می¬باشد. یکی از قدرتمندترین نرم افرازهایی که برای مدل سازی این سیستم رشد استفاده می شود، نرم افراز fluent است که با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی و مبتنی بر روش حجم محدود نوشته شده است. با استفاده از این نرم افزار شبیه سازی حاضر انجام شده که بعد از توصیف کامل مراحل کار، توزیع میدان های دما و سرعت بررسی می شوند.