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Scaling analysis of convective solute transport and segregation in Bridgman crystal growth from the doped melt

机译：掺杂熔体中布里奇曼晶体生长中对流溶质迁移和偏析的尺度分析

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摘要

Convective transport is well known to have a decisive influence on the macrosegregation encountered in metallic or semi-conductor crystals grown from an impure or doped melt. In the present paper, this problem is studied with the help of an order of magnitude analysis of the set of balance equations for mass, momentum and solute in the melt and at the growth interface. The different solute transport regimes are defined and the scaling laws of the solute boundary layer extent are obtained in each regime. Finally, the corresponding types of macrosegregation in the solidified crystal are derived. Our predictions compare favorably with the results of numerical simulations and ground-based as well as microgravity experiments. Thus our analysis provides a simple way to predict macrosegregation as a function of the physical properties of the system as well as the imposed experimental conditions : sample dimensions, growth rate, thermal gradients, gravity orientation and level. The extension of the method to other crystal growth situations is suggested.
机译：众所周知，对流传输对从不纯或掺杂的熔体中生长的金属或半导体晶体中遇到的宏观偏析具有决定性的影响。在本文中，借助于熔体中和生长界面处的质量，动量和溶质平衡方程组的数量级分析，研究了该问题。定义了不同的溶质运移机制，并在每个机制中获得了溶质边界层范围的比例定律。最后，得出了凝固晶体中相应的宏观偏析类型。我们的预测与数值模拟，地面和微重力实验的结果相比具有优势。因此，我们的分析提供了一种简单的方法，可以根据系统的物理特性以及所施加的实验条件来预测宏观偏析：样品尺寸，生长速度，热梯度，重力方向和水平。建议将该方法扩展到其他晶体生长情况。

著录项

  • 作者

    Camel, D.; Favier, J.J.;

  • 作者单位
  • 年度 1986
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 en
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