LHPG晶纖生長方法之空間微非對稱性模擬分析

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Title:	LHPG晶纖生長方法之空間微非對稱性模擬分析
Authors:	陳平夷;羅家堯;黃恩萍
Contributors:	民生學院
Keywords:	熱傳;流場;雷射加熱基座法;單晶成長;釔鋁石榴石
Date:	2012
Issue Date:	2013-09-18T08:27:02Z (UTC)
Abstract:	在對稱的條件下，微浮動熔區流場呈現對稱雙渦流分佈，然而當擾動增加時，雙渦度流場會由對稱到傾斜，最後流場震盪呈現不穩定。我們的目的是藉由探討雷射加熱基座法(laser-heated pedestal growth, LHPG)生長晶纖時，在架設原棒與籽晶於基座位置上，所發生的軸向微量偏移而造成之空間擾動，致使熔區重力場與二氧化碳雷射加熱環偏斜，對熔區形狀( 固液與氣液介面) 與流場分佈造成影響。進而探討水平LHPG微浮動熔區晶體生長的可行性。兩種偏移之影響，在經由釔鋁石榴石(Yttrium Aluminum Garnet, YAG)材料以不同縮徑比、原棒尺度、表面張力、熱毛係數評估分析後，加熱環偏移明顯影響固液介面形狀與熔區內部流場之對稱性。只要加熱環盡可能對稱條件下，較大之重力場偏移對熔區影響是有限的。因此在材料物性與原棒尺度許可條件下，水平LHPG 微浮動熔區晶體生長是可行的。三維非對稱模擬系統架構是加入縮徑與加熱的條件，修改Lan 的熱毛細流熔區程式，其數值方法是應用有限體積法，其網格並經體適網格轉換。為了提升模擬的仿真度與呈現更真實的物理涵義，均先行完成熔區形狀與實驗比對。在經驗上，空間擾動約可控制在3度範圍。直徑為500微米，縮徑比0.5為基準，比對縮徑比降至0.25與原棒尺度降至300微米的熔區內流場分佈。最後我們也以原棒直徑為1000微米，重力場垂直於晶體生長方向時，模擬LHPG水平生長之方式，進一步讓我們評估與分析。
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