А.И. Простомолотов 1,2) prosto@ipmnet.ru Особенности конструкции и оптимизация теплового узла новой большегрузной установки «РЕДМЕТ-90М» __________________________________. - презентация

1 А.И. Простомолотов 1,2) Особенности конструкции и оптимизация теплового узла новой большегрузной установки «РЕДМЕТ-90М» __________________________________ 1) Соавторы: Н.А. Верезуб, В.С. Ежлов 2) Поддержано проектом РФФИ «Кремний-2010» 7-9 июля, Нижний Новгород

2 Ferry: US Patent Cherko: US Patent Патенты на тепловой экран 50-,60-,70-,80-ые компоненты экрана 70 – экран, 68b – трубка для прокачки воды. 2

3 кристалл расплав нагреватель защитные экраны тигель 80 кВт с экраном ось 1)Вблизи фронта кристаллизации ( 1410 о С) происходит рекомбинация точечных дефектов: и межузельных атомов дефектов: вакансий и межузельных атомов 2) При 1100 – 1050 о С образуются микропоры и кластеры межузельных атомов кремния. 3) При 950 – 750 о С происходит распад твердого раствора кислорода с миграцией центров зарождения оксидных дефектов (преципитатов). 4) При 750 – 450 о С растут размеры преципитатов и формируется окончательная картина микродефектов в монокристалле. Назначение теплового экрана: 1) контроль температурных зон в кристалле, 2) снижение мощности нагрева Роль температурных зон: 170 кВт EKZ-2700 D k =200мм 3

4 Тест V/I границы по экспериментальным данным Тест для теплового узла с экраном. Расчетные и экспериментальные данные: a – расчетные изолинии остаточной концентрации C iv = C i - C v после v – i рекомбинации; b – изменение скорости вытягивания V p при выращивании цилиндрической части монокристалла кремния; c – экспериментальная картина V-I границы в выращенном монокристалле, выявленная селективным травлением. (V – вакании, I – межузельные атомы Si, V/I – граница вакансиооного и межузельного режимов выращивания) a V V I V/I bc 4

5 /Кристалл /Расплав /Кварц /Графит /Графитовая ткань /Сталь /Композит /Войлок /Молибден Материалы Зарубежные/ Отечественные А Б × Модель теплового узла «Редмет-90М» 5 H 1 1 – полость для протока газа в патенте RU или водоохлаждаемый бункер в патенте RU

6 Crystm o/ Marc code UNIX WorkStation User2User1 USERs PC Доступный интернет-ресурс для работы с программным комплексом Crystmo/Marc 1) Меню для получения лицензии и обмена файлами UnixWSUserPC 2) фрагмент интерактивного меню программы Crystmo/Marc 6

7 Изотермы при различном удалении теплового экрана от расплава H=6.5 cm H=2.5 cm 77

8 Влияние скорости вращения тигля на изотермы и фронт кристаллизации б) Ω Т /Ω К = (вогнутый ФК) Здесь: скорости вращения Ω Т – тигля и кристалла Ω К =20 об/мин, H=2.5 см. * ) Пунктирные изолинии азимутальной скорости, превышающие её значение на стенке тигля. a* ) Ω Т /Ω К = (W-образный ФК) H H 8 Влияние скорости вращения тигля на изотермы и фронт кристаллизации

9 «Эффект максимума» азимутальной скорости при вращении тигля δV max ΩТ/ΩКΩТ/ΩК δV max = (V max – V c )/V c, где V c – азимутальная скорость на стенке тигля γ = Gr 0.5 /Re: 0.1 (1), 0.3 (2), 0.6 (3), 1.0 (4), 1.7 (5), 2.2 (6) Параметры течения: Re = |Ω к |R к /ν – число Рейнольдса Gr = βgTR к 3 /ν 2 – число Грасгофа Здесь: Ω К =20 об/мин 9 I II III

10 Течение в режиме I: Ω Т /Ω К = γ = Gr 0.5 /Re: 0.6 Ω К =20 об/мин 10

11 Течение в режиме II: Ω Т /Ω К = γ = Gr 0.5 /Re: 0.6 Ω К =20 об/мин 11

12 Течение в режиме III: Ω Т /Ω К = γ = Gr 0.5 /Re: 0.6 Ω К =20 об/мин 12

13 T, K Z, cm Здесь: Ω Т /Ω К = – 0.1 (1) и – 0.5 (2) для экрана на удалении H = 2.5 см без водяного охлаждения; Ω Т /Ω К = – 0.1 для экрана при удалении H = 2.5 см (3) и 6.5 см(4) с водяным охлаждением. Профили температуры вдоль поверхности кристалла 13

14 1414 Сравнение энергопотребления известных тепловых узлов (без экрана) с тепловым узлом для Редмет-90М (патенты RU , )

15 Спасибо за внимание