Design of a 1500 Gs cusp superconducting magnet and its application simulation for 300 mm Czochralski crystal growth process

物理 尖点(奇点) 超导电性 超导磁体 磁铁 过程(计算) Crystal(编程语言) 晶体生长 凝聚态物理 操作系统 热力学 几何学 量子力学 数学 计算机科学 程序设计语言
作者
Ruinian Peng,Hongming Tang,Jian Wu
出处
期刊:Physics of Fluids [American Institute of Physics]
卷期号:37 (8) 被引量:2
标识
DOI:10.1063/5.0275031
摘要

This study focuses on the design and numerical simulation of a 1500 Gs industrial-grade superconducting cusp magnet applied to a 300 mm Czochralski (CZ) crystal growth process. A two-dimensional (2D) global - three-dimensional (3D) local model is established, along with large eddy simulation (LES) with a standard Smagorinsky turbulence model in melt flow to analyze the influence of zero Gauss plane (ZGP) positions on melt flow, heat transfer, and oxygen concentration distribution. The results indicate that adjusting the ZGP position significantly alters the melt flow structure, temperature distribution, and impurity transport mechanisms. A small temperature gradient is found in cases that ZGP is 100–150 mm below the free surface due to the flow parallel to heat transfer direction, which enhances heat transfer from crucible to crystal. The velocity and temperature oscillations beneath the crystallization region are significantly reduced as ZGP shifts away from freesurface. Furthermore, oxygen concentration distribution does not follow a direct correlation with ZGP height but is instead influenced by the melt flow pathways. At ZGP = −100 and −150 mm, a portion of the melt bypasses the free surface, limiting oxygen evaporation and leading to increased impurity retention. Notably, the cusp magnetic field (CMF) model in this work integrates actual superconducting coil designs with industrial parameters (geometry, material properties, and currents), bridging idealized models and industrial practice. This approach enables precise evaluation of magnetic field effects on crystal growth, guiding defect suppression and oxygen control in production. The physics-informed design framework enhances manufacturing predictability by aligning simulations with operational realities.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
创新小达人完成签到,获得积分10
刚刚
狼1发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
刚刚
1秒前
念安777完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
嘉柏完成签到 ,获得积分10
1秒前
樊凡完成签到,获得积分10
1秒前
阳光男孩完成签到,获得积分20
1秒前
Zoiiiio完成签到,获得积分10
2秒前
啦啦啦啦啦完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
cocaco的应助被yff采纳,获得30
2秒前
cxf完成签到,获得积分10
3秒前
哈哈发布了新的文献求助10
3秒前
Fair完成签到,获得积分10
3秒前
刘富宇发布了新的文献求助10
3秒前
大模型的应助被Mag采纳,获得150
3秒前
dddd发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
木南完成签到 ,获得积分10
4秒前
淡然元彤的应助被沉静初丹采纳,获得10
4秒前
Koki完成签到 ,获得积分10
5秒前
千殇发布了新的文献求助10
5秒前
Bobo发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
efreet发布了新的文献求助10
5秒前
学术嫪毐发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
SFY发布了新的文献求助10
6秒前
优雅的从安的应助被柚子采纳,获得30
7秒前
西西弗斯发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
无花果的应助被areeha采纳,获得10
7秒前
8秒前
可颂完成签到,获得积分10
8秒前
Iace6pack完成签到,获得积分10
8秒前
CipherSage的应助被念安777采纳,获得10
8秒前
斯文败类的应助被宠溺采纳,获得10
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 1000
Электротехническая система магнитожидкостной герметизации валов регулируемых электродвигателей 800
日本語と中国語及びチベット・ビルマ語の語源関連性に関する分析 800
Practical Manual of Forensic Psychophysiology: Methodology, Execution, and Fields of Application 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre 666
The Basics of Practical Optimization, Second Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 内科学 复合材料 催化作用 心理学 人工智能 细胞生物学 光电子学 无机化学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7974442
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9438868
关于积分的说明 21059584
捐赠科研通 7550552
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3373985
关于科研通互助平台的介绍 2508880
邀请新用户注册赠送积分活动 2407036