直拉硅单晶中空洞型缺陷演化行为的相场模型及其模拟研究
| 摘要 | 第13-15页 |
| ABSTRACT | 第15-17页 |
| 第一章 绪论 | 第18-26页 |
| 1.1 立题背景及意义 | 第18-19页 |
| 1.2 硅单晶直拉法生长及生长缺陷 | 第19-20页 |
| 1.2.1 硅单晶的直拉法生长 | 第19-20页 |
| 1.2.2 直拉法生长微缺陷 | 第20页 |
| 1.3 硅单晶中空洞型缺陷的研究进展 | 第20-24页 |
| 1.3.1 实验研究 | 第20-22页 |
| 1.3.2 计算机数值模拟研究 | 第22-24页 |
| 1.4 本文的技术路线和研究内容 | 第24-26页 |
| 1.4.1 技术路线 | 第24页 |
| 1.4.2 研究内容 | 第24-26页 |
| 第二章 相变和相场模拟理论 | 第26-40页 |
| 2.1 引言 | 第26页 |
| 2.2 相变热力学理论 | 第26-34页 |
| 2.2.1 固态相变理论 | 第26-28页 |
| 2.2.1.1 固态相变的分类 | 第26-27页 |
| 2.2.1.2 相变驱动力 | 第27页 |
| 2.2.1.3 朗道相变理论 | 第27-28页 |
| 2.2.2 均相体系的自由能 | 第28-32页 |
| 2.2.3 均匀形核理论 | 第32-34页 |
| 2.2.3.1 形核能量变化和临界晶核 | 第32-33页 |
| 2.2.3.2 形核率 | 第33-34页 |
| 2.3 相场法基本理论 | 第34-37页 |
| 2.3.1 相场法的基本概念 | 第34-35页 |
| 2.3.2 相场模拟的流程 | 第35-37页 |
| 2.3.2.1 系统自由能方程 | 第36页 |
| 2.3.2.2 保守场控制方程 | 第36-37页 |
| 2.3.2.3 非保守场控制方程 | 第37页 |
| 2.4 相场法在材料组织演变中的应用 | 第37-39页 |
| 2.5 本章小结 | 第39-40页 |
| 第三章 直拉硅单晶中空洞演化的相场模型 | 第40-54页 |
| 3.1 引言 | 第40页 |
| 3.2 空洞演化的物理基础 | 第40-44页 |
| 3.2.1 Frenkel反应动力学 | 第40-42页 |
| 3.2.2 点缺陷平衡动力学 | 第42-44页 |
| 3.3 系统自由能方程 | 第44-48页 |
| 3.3.1 模拟体系 | 第44页 |
| 3.3.2 模拟对象和场变量 | 第44-45页 |
| 3.3.3 系统自由能方程 | 第45-48页 |
| 3.4 动力学方程 | 第48页 |
| 3.5 CH方程的修正 | 第48-52页 |
| 3.5.1 对流-扩散方程 | 第48-50页 |
| 3.5.2 欧拉坐标系和拉格朗日坐标系 | 第50-51页 |
| 3.5.3 CH控制方程 | 第51-52页 |
| 3.6 无量纲化处理 | 第52页 |
| 3.7 本章小结 | 第52-54页 |
| 第四章 相场模拟关键技术和程序实现 | 第54-64页 |
| 4.1 引言 | 第54页 |
| 4.2 数值求解方法 | 第54-55页 |
| 4.2.1 有限差分法 | 第54-55页 |
| 4.2.2 有限元法 | 第55页 |
| 4.2.3 有限体积法 | 第55页 |
| 4.3 控制方程的离散和数值求解 | 第55-59页 |
| 4.3.1 数值方法的选择 | 第56页 |
| 4.3.2 控制方程的离散 | 第56-59页 |
| 4.3.2.1 空间离散 | 第56-57页 |
| 4.3.2.2 拉普拉斯算子的数值化 | 第57-58页 |
| 4.3.2.3 时间离散 | 第58页 |
| 4.3.2.4 控制方程的差分形式 | 第58页 |
| 4.3.2.5 稳定性条件 | 第58-59页 |
| 4.4 模拟假设和条件 | 第59-60页 |
| 4.4.1 模拟假设 | 第59页 |
| 4.4.2 初始条件 | 第59-60页 |
| 4.4.3 边界条件 | 第60页 |
| 4.5 程序开发和可视化处理 | 第60-63页 |
| 4.5.1 主程序开发 | 第61-62页 |
| 4.5.2 图像可视化 | 第62-63页 |
| 4.6 本章小结 | 第63-64页 |
| 第五章 直拉硅单晶中空洞演化的相场模拟 | 第64-84页 |
| 5.1 引言 | 第64页 |
| 5.2 模拟参数 | 第64-65页 |
| 5.3 单空洞长大动力学的研究 | 第65-72页 |
| 5.3.1 单空洞长大动力学 | 第66-67页 |
| 5.3.2 初始空位浓度的影响 | 第67-69页 |
| 5.3.3 动力学参数的影响 | 第69-72页 |
| 5.3.3.1 空位扩散率的影响 | 第69-71页 |
| 5.3.3.2 界面迁移率的影响 | 第71-72页 |
| 5.4 空洞-基体界面的研究 | 第72-77页 |
| 5.4.1 尖锐界面模型和弥散界面模型 | 第72-73页 |
| 5.4.2 梯度能系数对界面厚度的影响 | 第73-77页 |
| 5.5 双空洞长大动力学的研究 | 第77-82页 |
| 5.5.1 双空洞长大动力学 | 第78-79页 |
| 5.5.2 空洞初始中心间距的影响 | 第79-81页 |
| 5.5.3 初始空位浓度的影响 | 第81-82页 |
| 5.6 本章小结 | 第82-84页 |
| 第六章 结论与展望 | 第84-86页 |
| 6.1 主要研究工作和结论 | 第84-85页 |
| 6.2 进一步研究工作的建议 | 第85-86页 |
| 参考文献 | 第86-92页 |
| 致谢 | 第92-94页 |
| 攻读硕士学位期间完成的论文 | 第94-95页 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 | 第95页 |
