摘要: | 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。 |