The Transient Simulation of Czochralski Single Crystal Growth Process Using New Solidification Model

새로운 응고 모델을 적용한 Czocgralski 단결정 성장 공정 모사

The temperature profile of Czochralski single crystal growth system was simulated considering the fluid flow and surface radiation heat transfer. View factors of surface elements were calculated for radiation heat transfer. Two phases(solid and liquid) were treated as a continuous phase by assigning artificial large viscosity to the solid phase and latent heat was accounted by iterative heat revolution method. The solidification model was applied to solid front of the pure Ga during the melting to verify the model. The whole simulation model of CZ system was applied to the growth Al single crystal.

Czochralski 단결정 성장계에서 유체동의 표면 복사열전달을 고려하여 온도분포를 모사하였다. 복사열전달 고려시 표면요소들의 view factor를 고려하였다. 고-액의 2상은 고상에 가상적으로 매우 큰 점성을 부여하여 연속의 단상으로 처리하였으며 응고시 잠열은 반복열량 방출법을 개발하여 처리하였다. 본 연구에서 개발한 응고 모델을 증명하기 위하여 Ca 금속의 용융에 적용하여 실험결과와 비교한 결과 잘 맞는다는 것을 알아낸 후 본 모사 프로그램을 Cz계에서 Al금속의 단결정 성장에 적용하였다.