尺寸效应对坩埚下降法生长氟化钙晶体影响机制的数值模拟分析

作     者：施宇峰 王鹏飞 穆宏赫 苏良碧 SHI Yufeng;WANG Pengfei;MU Honghe;SU Liangbi

作者机构：中国科学院上海硅酸盐研究所上海201899 中国科学院大学材料科学与光电工程中心北京100049 

出 版 物：《人工晶体学报》 (Journal of Synthetic Crystals)

年 卷 期：2024年第53卷第6期

页      面：973-981页

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家重点研发计划(2021YFE0104800) 国家自然科学基金(61925508) 上海市科委项目(23511102700,23YF1413400) 中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划(YSBR-024) 

主　　题：CaF_(2)晶体 坩埚下降法 尺寸效应 数值模拟 固液界面 温度梯度 

摘      要：高质量大尺寸氟化钙晶体是深紫外光刻、空天相机等高端应用不可或缺的光学材料,同时制备高质量大尺寸晶体也是晶体生长领域的难题。本文以数值手段分别模拟了3、7和20英寸(1英寸=2.54 cm)氟化钙晶体在不同生长阶段的传热、流动及相变过程。结果表明,晶体尺寸增加大幅加强熔体流动强度,而且造成坩埚外壁散热部分的面积急剧增加,由此引发固液界面局部凹陷、径向温差增大、晶体边缘-中心温差翻转、生长界面附近的轴向温梯大幅衰减等问题。此外,本文还就大尺寸氟化钙晶体生长中的坩埚下降速率和发热体功率的优化控制策略进行了探讨。