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锑铟镓作为典型的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体,因其晶格参数和能隙宽度可以通过In组分来调节,可广泛应用于探测器、激光器、光电通讯、卫星导航等领域。由于GaSb-InSb伪二元相图中固相线和液相线之间存在较宽的固液共存区,导致晶体生长时会出现较为严重的成分偏析现象和固液界面的不稳定,进而影响所制备的GalnSb晶体质量。采用移动加热器法生长晶体可以减少机械振动对熔体流动的影响,达到区熔生长GalnSb晶体的目的。为了优化移动加热器法生长GalnSb晶体的工艺参数,缩短实验周期,本文利用有限元法模拟计算自然对流下移动加热器法生长GalnSb晶体的传热和液相对流过程,并研究施加旋转磁场对晶体生长过程传热和液相对流的影响。主要研究内容和结论如下:(1)研究了晶体半径与所需炉膛温度场的关系。结果表明:移动加热器法生长晶体使用籽晶时,在相同的炉膛温度条件下,随着晶体半径的增大,会出现“热不透”的现象。随着晶体半径的增大,提高炉膛的温度才能保证晶体生长过程的持续进行。但如果炉膛温度过高,容易导致籽晶全部熔化,使籽晶引入失败。(2)研究了炉膛温度和晶体半径对移动加热器法生长GalnSb晶体过程温度场和流场分布的影响。结果表明:采用籽晶法生长晶体时,温度过低会导致固液界面形状的凸起程度越大和熔融区域径向流速的不稳定分布。温度过高会导致固液界面形状的凸起程度越小,但同时已结晶晶体的温度梯度越大,会导致位错产生的几率越大。在相同炉膛温度下,随着半径的增大,固液界面的凸起程度明显增加,但是熔体的流动速度增加很少。因此,使用移动加热器法生长大直径的GalnSb晶体时,建立合适的温度场是生长高质量GalnSb单晶的关键。(3)研究了旋转磁场对移动加热器法生长GaInSb晶体过程温度场和流场分布的影响。结果表明:旋转磁场可以明显减小晶体生长固液界面的凸起程度,但磁场强度的增加对固液界面的影响较小。施加旋转磁场以后,熔体的流速增大了1个数量级以上,而且随着磁场强度的增加,熔体的流速明显增大。采用旋转磁场生长直径为0.01 m的GalnSb晶体时,最佳磁场强度是10 mT。