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泡生法生长蓝宝石晶体中固液界面形状的数值模拟研究
摘要：
本文基于泡生法生长蓝宝石晶体，使用数值模拟方法研究了固液界面形态的变化规律。模拟结果表明，固液界面形态会随着时间的推移而逐渐发生变化，最终趋于平稳。影响固液界面形态的主要因素是晶体生长速率、基底温度和溶液浓度等。本文的研究可为泡生法晶体生长提供理论指导，为蓝宝石晶体的生长提供参考。
关键词：泡生法；蓝宝石晶体；固液界面；数值模拟
1.引言
蓝宝石是一种重要的半导体材料，具有许多优良的物理特性，被广泛应用于电子、光学和机械领域。其中，泡生法（PVT）是蓝宝石晶体生长的一种常见方法。在泡生法中，通过控制熔体与固体的界面形态和几何形状，可以获得高质量的蓝宝石晶体。因此，研究固液界面形态的变化规律对于提高晶体生长效率和晶体质量的提高具有重要意义。
数值模拟方法是研究固液界面形态演化的有效工具。本文基于泡生法生长蓝宝石晶体，使用数值模拟方法研究了固液界面形态的变化规律，为泡生法蓝宝石晶体生长提供理论指导。
2.方法
在本文的数值模拟中，使用COMSOLMultiphysics软件对泡生法生长蓝宝石晶体过程中的固液界面形态进行了模拟。模拟中考虑了流体的多相流动、热传导和质量传递等物理现象，并通过数值方法求解了流体的速度、温度和浓度等参数。
在模拟中，考虑了晶体生长速率、基底温度和溶液浓度等因素对固液界面形态的影响。
3.结果
模拟结果表明，固液界面形态会随着时间的推移而逐渐发生变化，最终趋于平稳。在生长初期，固液界面呈现出锐角形态，随着时间的推移，固液界面角度逐渐变得平缓，最终趋于直角形态。此外，在不同的生长条件下，固液界面形态的变化规律也有所差异。例如，在较高的晶体生长速率下，固液界面形态更接近直角形态。
模拟结果还表明，晶体生长速率、基底温度和溶液浓度等因素对固液界面形态的影响较大。在晶体生长速率较高和基底温度较低的条件下，固液界面形态呈现出更加平缓的直角形态。而在溶液浓度较高的条件下，固液界面形态呈现出接近斜向的形态。
4.结论
本文使用数值模拟方法研究了泡生法生长蓝宝石晶体中固液界面形态的变化规律。模拟结果表明，固液界面形态会随着时间的推移而逐渐发生变化，最终趋于平稳。影响固液界面形态的主要因素是晶体生长速率、基底温度和溶液浓度等。本文的研究可为泡生法晶体生长提供理论指导，为蓝宝石晶体的生长提供参考。
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