초록 ▼

수평 브릿지만법은 갈륨 비소 반도체 결정을 성장시키는데 많이 사용된다. 부평 브릿지만법에 의하여 성장된 단결정 내에서 불순물 분포를 알아보기 위하여 성장 과정중의 액상에서 열전달, 물질전달, 유체흐름과 고상에서 열전달을 수치모사하였다. 액상만 존재하는 경우에 대하여 자연대류의 구동력 변화에 따른 유체흐름의 구조와 시간 의존성에 대하여 조사하였다. 그 결과 액상과 고상이 같이 존재하는 의사 정상상태나 비정상상태 문제를 풀었으며 고-액 계면의 위치와 형태도 해의 일부분으로 구하였다. 2차원 정상상태 단열 경계조건에서는 계면이 평

수평 브릿지만법은 갈륨 비소 반도체 결정을 성장시키는데 많이 사용된다. 부평 브릿지만법에 의하여 성장된 단결정 내에서 불순물 분포를 알아보기 위하여 성장 과정중의 액상에서 열전달, 물질전달, 유체흐름과 고상에서 열전달을 수치모사하였다. 액상만 존재하는 경우에 대하여 자연대류의 구동력 변화에 따른 유체흐름의 구조와 시간 의존성에 대하여 조사하였다. 그 결과 액상과 고상이 같이 존재하는 의사 정상상태나 비정상상태 문제를 풀었으며 고-액 계면의 위치와 형태도 해의 일부분으로 구하였다. 2차원 정상상태 단열 경계조건에서는 계면이 평평하지만 완전전도 경계조건에서는 계면이 휘어져 나타났다. 완전전도 경계조건에서는 3차원 정상상태의 계면이 2차원의 경우보다 덜 휘어졌고, 대류 강도도 약하였다. 2차원 비정상상태의 해석에 의하면 Gr이 작은 경우에는 확산조절성장의 특성을 보였으며 Gr이 1,700정도만 되어도 농도의 최소값이 게면 근처로 이동하였다. 응고가 진행됨에 따라 계면의 곡률이 증가하였고, 흐름에 의한 혼합이 안정될 때까지 세로편석이 증가하였다. 축방향편석은 응고가 진행됨에 따라 증가하였지만 흐름의 강도가 강한 경우에는 곧 일정하게 유지되었다. Gr이 아주 작거나 큰 경우에는 Smith식과 Scheil식에 경우와 잘 일치하였다. 이동파 문제의 해석에서는 중립안정성조건을 구하였으며 Pr의 영향도 살펴보았다.

Abstract ▼

Gallium arsenide crystal is usually grown from the melt by the horizontal Bridgman method. As the driving force for natural convection increases, we invetigated the flow structure and time-dependent behaviour in the melt only system. We also constructed pseudo-steady-state and transient model for

Gallium arsenide crystal is usually grown from the melt by the horizontal Bridgman method. As the driving force for natural convection increases, we invetigated the flow structure and time-dependent behaviour in the melt only system. We also constructed pseudo-steady-state and transient model for crystal growth the moving melt/solid interface changes the melt volume, we investigated the effect of natural convection and liquid volume to the solute distribution. In 2-dimensional PSSM, the shape of the interface is flat with adiabatic thermal boundary condition, but it becomes curved with completely conducting thermal boundary. In 3-dimensional PSSM, the interface is less curved than 2-dimensional case and the flow intensity is weaker than 2-dimensional case. From 2-dimensional transient model, the concentration distribution is similar to the case of diffusion controlled growth when Gr=0. With the increase of Gr the concentration profile is distorted and the minimum solute concentraion appears near the interface. As solidification proceeds, interface deflection increases stedily and transverse segregation increases until mixing by flow becomes steady. The axial segregation increases with solidification. But, with high intensity of flow axial segregation becomes steady after short transient. At small and large Gr the result showed a good agreement with the prediction of Smith et al. and Scheil. We set up the neutral stability condition for the travelling wave problem and inveigated the effect of Pr.

목차 Contents

• 1. 서론...16
• 1.1 단결정에 대하여...16
• 1.2 결정성장기술...19
• 1.3 편석(segregation)...24
• 1.4 용질 편석에 대한 대류의 영향...31
• 1.5 진동 대류와 모델링...33
• 2. 수평 브릿지만 시스템의 수학적 모델...36
• 2.1 액상 모델...36
• 2.2 고-액 공존 모델...42
• 2.3 이동파 문제의 모델링...52
• 3. 수치해법...60
• 3.1 서론...60
• 3.2 액상 모델...66
• 3.3 고-액 공존 모델...78
• 4. 결과...90
• 4.1 액상 모델...90
• 4.2 고-액 공존 모델...104
• 4.3 이동파 문제...137
• 5. 결론...149
• 6. 참고 문헌...151