Ky 및 CZ 방법을 사용한 사파이어 단결정 성장공정의 수치해석
Numerical analysis of sapphire crystal growth process using Ky and CZ method
1
조회
0
다운로드
4
인용
0
참고문헌
키워드
초록
LED용 기판용 고품질의 사파이어 단결정을 성장시키기 위하여 Kyropoulos(Ky) 및 Czochralski(CZ) 성장공정이많이 적용되고 있고, 성장공정 중 열 및 물질 전달현상의 제어가 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는 저항 가열방식의 Ky 방법 및 유도 가열방식의 CZ 방법을 사용한 사파이어 단결정 성장방법을 FEM을 사용하여 수치적으로 분석하였다. Ky법의 수치분석의 결과, 결정성장이 진행됨에 따라 결정의 고-액 계면은 오목한 형상에서 편평한 형상으로 변화됨을 확인하였다. CZ 방법의 경우, RPM이 증가함에 따라 최 고온부의 위치가 도가니의 표면에서 융액의 내부로 이동하고, 고-액 계면도보다 편평한 형태로 변화된다. 그리고 성장된 결정의 고액-계면은성장 초기에 형성된 shoulder의 모양에 영향을 받는 것으로 분석되었다.
Abstract
Sapphire crystals are used in a substrate of the LED devices. Both Kyropoulos (Ky) and Czochralski (CZ)growth process are widely applied techniques for growing high quality sapphire single crystal. A successful growth of the sapphire crystals requires the control of heat and mass transport phenomena. In this study, the growth processes of the sapphire crystal using the resistivity-heated Ky method and the inductively-heated CZ method have been analyzed numerically using finite element method. Based on the simulation results, the melt-crystal interface of the crystal changed from the concave to the flat shape as the Ky process progressed. In case of the CZ method, the high temperature positions moved from the crucible surface to inside the melt and the interface changed to the flat shape when the RPM was increased. Also the interface shape of the grown crystal has been influenced by the formed shoulder shape at the initial stage.
참고문헌 (8)
- R. Feigelson, "50 years of progress in crystal growth", J. Crystal Growth, 264, pp.xi~ (2004)
- H. Scheel, "Historical aspects of crystal growth technology", J. Crystal Growth, 211, pp.1~ (2000)
- S.E. Demina, "Numerical analysis of sapphire crystal growth by the Kyropoulos technique", Optical Materials, 30, pp.62~ (2007)
- S. Demina, "Use of numerical simulation for growing high quality sapphire crystals by the Kyropoulos method", J. Crystal Growth, 310, pp.1443~ (2008)
- M. Tavakoli, "Numerical study of heat transport and fluid flow during different stages of sapphire Czochralski crystal growth", J. Crystal Growth, 310, pp.3107~ (2008)
- C. Lu, "Effects of RF coil position on transport processes during the stages of sapphire Czochralski crystal growth", J. Crystal Growth, 312, pp.1074~ (2010)
- 류진욱, "사파이어 단결정의 Kyropoulos 성장시 도가니 형상에 따른 유동장 및 결정성장 거동의 CFD 해석", 한국결정성장학회지, 22(3), pp.115~121 (2012), 한국결정성장학회[DOI]
- 임수진, "사파이어 단결정의 초크랄스키 성장공정에 대한 유한요소분석", 한국결정성장학회지, 21(5), pp.193~198 (2011), 한국결정성장학회