提拉法生长硅酸镓镧晶体过程的数值模拟分析

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提拉法生长硅酸镓镧晶体过程的数值模拟分析

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毕业论文范文题目：提拉法生长硅酸镓镧晶体过程的数值模拟分析，论文范文关键词：提拉法生长硅酸镓镧晶体过程的数值模拟分析
提拉法生长硅酸镓镧晶体过程的数值模拟分析毕业论文范文介绍开始：
【论文摘要】：硅酸镓镧(La_3Ga_5SiO_(14),langasite,简称LGS)晶体在八十年代初是作为激光晶体来研究的,随后其优异的压电性能成为人们关注的热点,大量的文献报道了LGS晶体的生长特性和压电性能。实验测试发现LGS晶体具有较高的电光系数,近年也被用作电光晶体来研究,并被用来制作电光Q开关。而这方面的研究也把晶体的质量要求提上了一个新的台阶,光学级的硅酸镓镧晶体应运而生。获得高质量的晶体需要对其生长机理进行研究。丘克拉斯基单晶生长法(Czochralskisin（文章此处忽略..）glecrystalgrowthmethod)又称为提拉法,是目前生长硅酸镓镧单晶(Langasite)最经济也最常使用的方法。首先我们从实际生长经验出发,通过控制原料组成配比、晶体生长工艺参数、熔体保温温度和时间等影响晶体生长的因素,利用电磁感应加热坩埚的方式,最终得到了高质量的LGS。对晶体生长过程中的开裂和生长芯等缺陷的形成机理及其对晶体性能的影响和消除方法进行了分析,提出了相应的措施。生长得到了平肩平界面的LGS晶体,尺寸大约Φ50mm×100mm。晶体完整（文章此处忽略..）透明无开裂和包裹体,呈现深橙色。为了能保证生长硅酸镓镧单晶的质量及掌握长晶时坩埚内熔体的情况,我们使用有限元法(FEM)为基础算法的CGSim(CrystalGrowthSimulation)软件来进行电磁场、热场和流场三场耦合的Cz法硅酸镓镧单晶生长过程的二维全局数值分析模拟,以获得熔体中热流场分布情形及相关信息。以西安理工大学晶体生长设备研究所生产的TDL-L50型单晶生长炉为原型,经过物理假设简化,运用CGSim软件建立几何模型,选取较为合适的物性参数,从（文章此处忽略..）未长晶阶段到不同长晶过程依序进行准稳态模拟,并探讨这些过程中温场和流场及晶体固液界面形态的变化。另外模拟分析了晶体和坩埚旋转速度对晶体生长的影响,不同晶体和坩埚直径对晶体生长温场的影响,以及后热器对晶体和熔体中温度梯度的影响。分析影响熔体内热流场分布的各项制约因素。透过完整的分析模拟,呈现整个生长晶体的过程。根据模拟结果获得以下结论:在硅酸镓镧单晶生长过程中,随着生长晶体长度的增加,晶体带走更多的能量,使得固液界面曲率增加,更凸向熔体;在本实验所给定（略..）尺寸的铱金坩埚中生长直径为45mm硅酸镓镧晶体,保持晶体转速在9-12r左右时,可获得平界面的晶体;Pt后热器具有明显降低晶体中温度梯度的作用,有Pt后热器的晶体生长过程中其晶体轴向温度梯度大约为7.5K/cm,未加后热器时晶体中的轴向温度梯度大约13.9K/cm;斜肩生长的晶体肩部温梯大等。这些分析结果可作为Cz法长晶系统生长硅酸镓镧单晶时的重要参考指标,并可作为将来深入研究单晶生长机制的基础。

以上为本篇毕业论文范文提拉法生长硅酸镓镧晶体过程的数值模拟分析的介绍部分。

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