金属学报  2007, Vol. 43 Issue (10): 1071-1076

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坩埚内壁碳膜对Bridgman法生长CdZnTe晶体热应力的影响

张国栋;刘俊成;李蛟

山东理工大学材料科学与工程学院; 淄博 255091

张国栋; 刘俊成; 李蛟 . 坩埚内壁碳膜对Bridgman法生长CdZnTe晶体热应力的影响[J]. 金属学报, 2007, 43(10): 1071-1076 .

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(453 KB)   摘要: 采用单晶位错研究的热弹性模型，计算模拟了垂直布里奇曼法碲锌镉单晶生长过程的应力场，研究了坩埚内壁碳膜的厚度对晶体内热应力的影响．计算结果表明：晶体边缘与坩埚内壁接触位置的热应力远大于晶体中心处的热应力，碳膜厚度的增加，可以显著地减小晶体边缘处的热应力，然而对晶体中心处的热应力影响较小；另外，晶体生长过程中存在两个高应力区，一是固-液界面以下附近的区域，在晶体与坩埚接触的位置出现最大值max1；另一个是晶体底部位置区域，在晶体底部边缘与坩埚接触的位置出现最大值max2，此两处区域的热应力在相转变过程中迅速增加，在随后的晶体冷却过程中热应力持续增大，碳膜厚度的增加可以显著地减小此两个应力区的最大热应力，同时也可以减小max2应力区的面积． 关键词 ： CdZnTe,  晶体生长,  热应力场,  数值模拟     Abstract：It was simulated that the thermal stress field evolution in the growing crystal during vertical Bridgman CdZnTe crystal growth process with thermal elastic model. The influence of the thickness of the graphite film plating on the inner wall of the quartz crucible on the thermal stress was investigated. The results show that the thermal stress in the edge of the crystal is much larger than the thermal stress in the center of the crystal. With the increase of the graphite film thickness, the thermal stress in the edge of the crystal decreases markedly, while the thermal stress in the centre of the crystal changes little. In addition, there are two maximal von Mises stress regions, one is under the liquid-solid surface, and the maximal stress “max1”is on the peripheral crystal adhered with the inner wall of the crucible, the other is at the bottom of the crystals, the maximal stress “max2” is at the peripheral of the crystal adhered with the inner wall of the crucible. The stresses in both the “max1”and “max2” stress regions increased rapidly during the phase transfer process, and increased continuously during the crystal cooling down process. With the increase of the thickness of the graphite film, both of the “max1” and “max2” stress decreased, and the area of the “max2” stress region (distance from the bottom of the crystal to the minimum stress “min2”) is also decreased. Key words： 收稿日期: 2007-01-10      ZTFLH:  TN304.053   服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 张国栋 刘俊成 李蛟 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/Y2007/V43/I10/1071 [1]Min N B.Physical Fundamentals of Crystal Growth. Shanghai:Shanghai Scientific and Technical Publishers, 1982:453 (闵乃本．晶体生长的物理基础．上海：上海科学技术出版社，1982：453) [2]Garg A K,Srivastava M,Narula R C,Bagai R K,Kumar V.J Cryst Growth.2004;260:148 [3]Palosz W,Grasza K,Durose K,Halliday D P,Boyall N M,Dudley M,Raghothamachar B,Cai L.J Cryst Growth, 2003;254:316 [4]Glass H L,Socha A J,Parfeniuk C L.J Cryst Growth, 1998;185:1035 [5]Rosch W,Carlson F.J Cryst Growth,1991;109:75 [6]Ma R H,Zhang H,Larson D J,Mandal K C.J Cryst Growth,2004;266:216 [7]Mart(?)nez-ToáC,Mu(?)oz V,J Cryst Growth,2001;222: 435 [8]Jordan A S,Caruso R,von Neida A R.Bell Syst Technol J,1980;59:593 [9]Duseaux M.J Cryst Growth,1983;61:576 [10]Motakef S.J Cryst Growth,1987;80:37 [11]Meduoye G O,Bacon D J,Evans K E.J Cryst Growth, 1991;108:627 [12]Liu J C.Acta Metall Sin,2004;40:987 (刘俊成．金属学报，2004；40：987) [13]Parfeniuk C,Weinberg F,Samarasekera I V,Schevezov C, Li L.J Cryst Growth,1992;119:261 [14]Shetty R,Wilcox W R,Regel L.J Cryst Growth,1995; 153:103 [15]Shimizu A,Nishizawa J I,Oyama Y,Suto K.J Cryst Growth,2002;237-239:1697 [16]Chao C K,Hung S Y.J Cryst Growth,2003;256:107o [1] 毕中南, 秦海龙, 刘沛, 史松宜, 谢锦丽, 张继. 高温合金锻件残余应力量化表征及控制技术研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1144-1158. [2] 王重阳, 韩世伟, 谢峰, 胡龙, 邓德安. 固态相变和软化效应对超高强钢焊接残余应力的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1613-1623. [3] 张开元, 董文超, 赵栋, 李世键, 陆善平. 固态相变对Fe-Co-Ni超高强度钢长臂梁构件焊接-淬火过程应力和变形的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1633-1643. [4] 周小宾, 赵占山, 汪万行, 徐建国, 岳强. 渣-金界面气泡夹带行为数值物理模拟[J]. 金属学报, 2023, 59(11): 1523-1532. [5] 夏大海, 邓成满, 陈子光, 李天书, 胡文彬. 金属材料局部腐蚀损伤过程的近场动力学模拟：进展与挑战[J]. 金属学报, 2022, 58(9): 1093-1107. [6] 胡龙, 王义峰, 李索, 张超华, 邓德安. 基于SH-CCT图的Q345钢焊接接头组织与硬度预测方法研究[J]. 金属学报, 2021, 57(8): 1073-1086. [7] 李子晗, 忻建文, 肖笑, 王欢, 华学明, 吴东升. 热导型等离子弧焊电弧物理特性和熔池动态行为[J]. 金属学报, 2021, 57(5): 693-702. [8] 杨勇, 赫全锋. 高熵合金中的晶格畸变[J]. 金属学报, 2021, 57(4): 385-392. [9] 王富强, 刘伟, 王兆文. 铝电解槽中局部阴极电流增大对电解质-铝液两相流场的影响[J]. 金属学报, 2020, 56(7): 1047-1056. [10] 刘继召, 黄鹤飞, 朱振博, 刘阿文, 李燕. 氙离子辐照后Hastelloy N合金的纳米硬度及其数值模拟[J]. 金属学报, 2020, 56(5): 753-759. [11] 王波,沈诗怡,阮琰炜,程淑勇,彭望君,张捷宇. 冶金过程中的气液两相流模拟[J]. 金属学报, 2020, 56(4): 619-632. [12] 许庆彦,杨聪,闫学伟,柳百成. 高温合金涡轮叶片定向凝固过程数值模拟研究进展[J]. 金属学报, 2019, 55(9): 1175-1184. [13] 戴培元,胡兴,逯世杰,王义峰,邓德安. 尺寸因素对2D轴对称模型计算不锈钢管焊接残余应力精度的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(8): 1058-1066. [14] 逯世杰, 王虎, 戴培元, 邓德安. 蠕变对焊后热处理残余应力预测精度和计算效率的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(12): 1581-1592. [15] 张清东, 林潇, 刘吉阳, 胡树山. Q&P钢热处理过程有限元法数值模拟模型研究[J]. 金属学报, 2019, 55(12): 1569-1580. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed