Исследование конвекции Марангони при бесконтактном росте кристалла в условиях микрогравитации

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

На примере монокристалла GaSb, легированного Te, выращенного в условиях микрогравитации, было изучено влияние размера свободной поверхности мениска расплава на скорость конвекции Марангони при бесконтактном росте кристалла.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Э. Волошин

НИЦ “Курчатовский институт; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева; Национальный исследовательский технологический университет “МИСИС”

Автор, ответственный за переписку.
Email: voloshin@crys.ras.ru

Институт кристаллографии им. А. В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники

Россия, Москва; Москва; Москва

Е. Б. Руднева

НИЦ “Курчатовский институт”

Email: voloshin@crys.ras.ru

Институт кристаллографии им. А. В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники

Россия, Москва

В. Л. Маноменова

НИЦ “Курчатовский институт”

Email: voloshin@crys.ras.ru

Институт кристаллографии им. А. В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники

Россия, Москва

А. И. Простомолотов

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: voloshin@crys.ras.ru
Россия, Москва

Н. А. Верезуб

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: voloshin@crys.ras.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Стрелов В.И., Куранова И.П., Захаров Б.Г., Волошин А.Э. // Кристаллография. 2014. Т. 59. С. 861. https://doi.org/10.7868/S0023476114060289
  2. Jiang H., Liao W., Chen E. // Symmetry. 2024. V. 16. P. 844. https://doi.org/10.3390/sym16070844
  3. Onoda K., Nanzai B. // Processes. 2024. V. 12(3). P. 609. https://doi.org/10.3390/pr12030609
  4. Левич В.Г. // Физико-химическая гидродинамика. Москва: Издательство Академии наук СССР. 1952. 538 c.
  5. Nishinaga T., He J., Nakamura T., Ge P., Huo C. // J. Cryst. Growth. 1997. V. 174. P. 96. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(96)01084-6
  6. Nakamura T., Nishinaga T., Ge P., Huo C. // J. Cryst. Growth. 2000. V. 211. P. 441. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(99)00786-1
  7. Ge P., Nishinaga T., Huo C., Xu Z., He J., Masaki M., Washyama M., Xie X., Xi R. // Microgravity Q. 1993. V. 3. P. 161.
  8. Voloshin A.E., Lomov A.A., Nishinaga T., Ge P., Huo C. // J. of Crystal Growth. 2002. V. 236. P. 501. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(01)02200-X
  9. Voloshin A.E., Nishinaga T., Ge P., Huo C. // J. Cryst. Growth. 2002. V. 234. P. 12. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(01)01621-9
  10. Волошин А.Э., смольский И.Л. // Кристаллография. 1993. Т. 38. С. 12.
  11. Voloshin A.E., Smolsky I.L. // Phys. St. Sol. (b). 1995. V. 192. P. 73. https://doi.org/10.1002/pssb.2221920109
  12. Полтавцев Ю.Г. // Структура полупроводниковых расплавов. Москва: Металлургия, 1984. 232 c.
  13. Волошин А.Э. // Кристаллография. 2013. Т. 58. № 6. С. 942. https://doi.org/10.1134/S1063774513060254
  14. Burton J.A., Prim R.C., Slichter W.P. // J. Chem. Phys. 1953. V. 21. N 11. P. 1987.
  15. Ostrogorsky A.G., Muller G. // J. Cryst. Growth. 1993. V. 128. P. 207. https://doi.org/10.1016/0022-0248(93)90320-v
  16. Garandet J.P., Favier J.J., Camel D. // J. Cryst. Growth. 1993. V.130. P. 113. https://doi.org/10.1016/0022-0248(93)90843-L
  17. Garandet J.P., Corre S., Kaddeche S., Alboussiere T. // J. Cryst. Growth. 2000. V. 209. P. 970. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(99)00630-2
  18. Prostomolotov A.I., Verezub N.A., Voloshin A.E. // J. Cryst. Growth. 2014. V.401. P. 111. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2014.02.029
  19. Voloshin A.E., Prostomolotov A.I., Verezub N.A. // J. Cryst. Growth. 2016. V. 45. P. 188. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2016.08.003
  20. Термодинамические Константы Веществ. База данных. Поиск по брутто-формуле. http://www.chem.msu.su./cgi-bin/tkv.pl.
  21. Duffar T., Dusserre P., Abadie J. // Adv. Space Res. 1995. V. 167. P. 199. https://doi.org/10.1016/0273-1177(95)00160-G
  22. Harter I., Duffar T., Dussere P. //Proc. 7th Eur. Symp. Mater. Fluid Sci. in Microgravity, 1989 / Oxford, UK, ESA SP-295. 1990. P. 69.
  23. Tegetmeier A., Croll A., Danilewsky A., Benz K.W. // J. Cryst. Growth. 1996. V. 166. P. 651-656. https://doi.org/10.1016/0022-0248(96)00134-0
  24. Harter I., Dussere P., Duffar T., Nabot J.P., Eusthatopoulos N. // J. Cryst. Growth. 1993. V. 131. P. 157. https://doi.org/10.1016/0022-0248(93)90409-P
  25. Дашевский М.Я., Кукуладзе Г.В., Лазарев В.Б., Миргаловская М.С. // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1967. Т. 3. С. 1561.
  26. Cahn J.W., Hanneman R.E. // Surf. Sci. 1964. V. 1. N 4. P. 387. https://doi.org/10.1016/0039-6028(64)90006-8
  27. Болтакс Б.И., Гуторов Ю.А. // ФТТ. 1959. Т.1. В. 7. С.1015.
  28. Müller G. Convection and inhomogeneities in crystal growth from the melt. // Crystals, Properties, and Applications. 1988. V. 12. Berlin: Springer. P. 1–136.
  29. Raffy C., Duffar T. // Internal Report, CEA-Grenoble, France, SES No. 15/95, 1995.
  30. Saghira M.Z., Chacha M., Islamb M.R. // J. Cryst. Growth. 2002. V. 234. N 2. P. 285. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(01)01699-2
  31. Магомедов Я.Б., Билалов А.Р. // ФТТ. 2000. Т. 35. Вып. 5. С. 521.
  32. Boiton P., Giacometti N., Santailler J.L., Duffar T., Nabot J.P. // J. Cryst. Growth. 1998. V. 194. N 1. P. 43. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(98)00617-4
  33. Волошин А.Э. // Кристаллография. 2015. Т.60. С. 427. https://doi.org/10.7868/S0023476115030248
  34. Горелик С.С., Дашевский М.Я. // Материаловедение полупроводников и диэлектриков. Москва: Металлургия, 1988. 576 с.
  35. Aptea P.A., Zeng X. C. // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 92. P. 221903-1. https://doi.org/10.1063/1.2937444
  36. Turnball D.J., Cech R.E. // J. Appl. Phys. 1950. V. 21. P. 804. https://doi.org/10.1063/1.1699763
  37. Rosenberger F., Muller G. // J. Cryst. Growth. 1983. V. 65. N 1. P. 91. https://doi.org/10.1016/0022-0248(83)90043-X
  38. Бармин И.В., Земсков В.С., Раухман М.Р., Сенченков А.С., Егоров А.В., Антипов А.И., Агапова Е.А. // Гидромеханика и тепломассообмен в невесомости. М.: Наука, 1982. С. 209.
  39. Земсков В.С., Раухман М.Р., Бармин И.В., Сенченков А.С., Шульпина И.Л., Сорокин Л.М. // Физика и химия обработки материалов. 1983. № 5. С. 56.
  40. Wilcox W.R., Regel L.L. // Microgravity Sci. Technol. 1995. V. VIII/1. P. 56.
  41. Duffar T., Paret-Harter I., Dusserre P. // J. Cryst. Growth. 1990. V. 100. P. 171. https://doi.org/10.1016/0022-0248(90)90620-Z
  42. Duffar T., Boiton P., Dussere P., Abadie J. // J. Cryst. Growth. 1997. V. 179. P. 397. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(97)00178-4
  43. Полежаев В.И., Бунэ А.В., Верезуб Н.А., Глушко Г.С., Грязнов B.Л., Дубовик К.Г., Никитин C.А., Простомолотов А.И., Федосеев А.И., Черкасов С.Г. // Математическое моделирование конвективного тепломассообмена на основе уравнений Навье–Стокса. Москва: Наука, 1987. 272 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Области кристаллизации округлого фронта (А) и грани (В).

Скачать (15KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Усредненное параллельно фронту кристаллизации распределение Te в области роста округлого фронта и расчет по модели БПС. В верхней части рисунка приведен график изменения зазора δl между стенкой ампулы и левой стороной кристалла со сдвигом на 0.5 мм (пояснения см. в тексте).

Скачать (30KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Геометрия межфазных границ вблизи фронта кристаллизации при отсутствии контакта кристалла со стенками контейнера.

Скачать (35KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость от δl, рассчитанная по измеренным значениям CTe , и ее аппроксимация по формуле (9).

Скачать (19KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Схема, иллюстрирующая модель для численного решения двумерной задачи конвективной диффузии.

Скачать (15KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Схема, иллюстрирующая модель для численного расчета скорости конвекции Марангони.

Скачать (11KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Результаты 2D моделирования конвекции Марангони: а – зависимость максимальной скорости конвективного потока V∞ от зазора δl между боковой поверхностью кристалла и стенкой контейнера; б — распределение скорости конвективного течения; в – распределение температуры при δl = 0.05 см.

Скачать (34KB)
Метаданные

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2024