شبیه سازی تنش های گرماکشسانی در بلور ژرمانیوم رشدیافته به روش چکرالسکی در طول های متفاوت بلور

در فرایند رشد بلور به روش چکرالسکی قسمت پایین و هسته بلور گرم تر از قست های دیگر بلور و محیط آن است که این گرادیان دمایی سبب انبساط در قسمت های مختلف بلور می شود. نتیجه این گرادیان گرمایی، کرنش است که در نهایت باعث ایجاد تنش گرماکشسانی در بلور می شود. افزایش این تنش به گذار ماده از حد کشسان و وارد شدن به منطقه پلاستیک می انجامد. برای نشان دادن تنش گرماکشسانی در بلورها از معیاری با نام تنش فون مایسس استفاده می کنند. در این مقاله، با استفاده از معادلات ساختاری مناسب، شبیه سازی عددی میدان دمایی، تنش گرماکشسانی (گرماکشسانی) و چگالی نابه جایی های بلور درحال رشد ژرمانیوم توسط روش چکرالسکی برای طول های مختلف بلور انجام شده است. برای بررسی تراکم نابه جایی از یک تقریب ساده درجه یک، که در آن چگالی نابه جایی متناسب با گرادیان شعاعی دماست، استفاده کرده ایم. این روش در تمام محاسبات، روش عناصر متناهی حالت پایای دو بعدی است. نتایج حاکی از آن است که میدان دمایی و تنش گرمایی و چگالی نابه جایی بلور به طور صریح وابسته به ارتفاع بلور و انتقال گرمای تابشی و جریان گاز در سامانه رشد است. با افزایش ارتفاع بلور و تغییر شکل فصل مشترک بلور مذاب، تنش گرمایی و چگالی نابه جایی افزایش می یابد.