2007年11月1日

我的碩士論文: 布利基曼爐結晶成長之模式研究

[ 摘要 ]
半導體於布氏爐中結晶成長的過程,是溫度場與熔液中流場互相耦合,並且涉及液固相變化,及摻雜濃度分布的一個複雜的問題,其中摻雜(dopant)濃度分布的不均勻是一個很受到關注的問題。


其中摻雜(dopant)濃度分布的不均勻是一個很受到關注的問題。這與結晶過程中的溫度場與流場有著密切的關係。

本篇論文的研究目的是建立一個數學模式,來分析布氏爐中半導體結晶成長的現象。以數值方法求解結晶過程中,熔液的流場、溫度場、及摻雜濃度的分布情形。

首先對軸對稱的布氏爐,採用渦量流線方程式來解速度場,採用熱源法(Source Term)的能量方程式來解溫度場,而對流項的差分方程式以二階上風法(Second Upwind Method)解。以砷化鎵(GaAs)為測試材料,濃度場中的摻雜物質採用硒(Se)。

從數學模式中的計算結果,發現液固界面在結晶成長時會有嚴重的撓曲現象。而這也就是摻雜在徑向濃度分布不均勻的重要原因。從調整雷利數(Rayleigh Number) 發現,自然對流的強度對溫度場的影響不大。

從調整史帝史數(Stefan Number) 中發現,潛熱的釋放是影響溫度場的主要因素。

從觀察濃度場的等濃度線來看,流場強烈地主導濃度場的分布。

因此,要想獲得好的結晶品質,本文有下面兩個建議:1.減低爐壁降溫速度。2.嘗試改變爐壁邊界條件。



論文名稱: 布利基曼爐結晶成長之模式研究 Modeling of bridgeman crystal growth
系統編號: 080NCKU2028036
研究生(英文姓名): WUE, QIAN-SHAN
指導教授: 趙隆山
指導教授(英文姓名): ZHAO, LONG-SHAN
學位類別: 碩士
校院名稱: 國立成功大學 
系所名稱: 工程科學研究所
學年度: 80
語文別: 中文
論文頁數: 109
關鍵詞: 結晶成長 ; 摻雜濃度 ; 數學模式
被引用次數: 3