شبيه‌سازي تنش‌هاي گرماكشساني در بلور ژرمانيوم رشديافته به روش چُكرالسكي در طول‌هاي متفاوتِ بلور

در فرايند رشد بلور به روش چُكرالسكي قسمت پايين و هستۀ بلور گرم تر از قست هاي ديگر بلور و محيط آن است كه اين گراديان دمايي سبب انبساط در قسمت‌هاي مختلف بلور مي‌شود. نتيجۀ اين گراديان گرمايي، كرنش است كه در نهايت باعث ايجاد تنش گرماكشساني در بلور مي‌شود. افزايش اين تنش به گذار ماده از حد كشسان و وارد شدن به منطقۀ پلاستيك مي‌انجامد. براي نشان دادن تنش گرماكشساني در بلورها از معياري با نام تنش فون‌مايسس استفاده مي‌كنند. در اين مقاله، با استفاده از معادلات ساختاري مناسب، شبيه‌سازي عددي ميدان دمايي، تنش گرماكشساني (گرماكشساني) و چگالي نابه‌جايي هاي بلور درحال رشد ژرمانيوم توسط روش چُكرالسكي براي طول هاي مختلف بلور انجام شده است. براي بررسي تراكم نابه‌جايي از يك تقريب سادۀ درجۀ يك، كه در آن چگالي نابه‌جايي متناسب با گراديان شعاعي دماست، استفاده كرده‌ايم. اين روش در تمام محاسبات، روش عناصر متناهي حالت پاياي دو بُعدي است. نتايج حاكي از آن است كه ميدان دمايي و تنش گرمايي و چگالي نابه‌جايي بلور به طور صريح وابسته به ارتفاع بلور و انتقال گرماي تابشي و جريان گاز در سامانۀ رشد است. با افزايش ارتفاع بلور و تغيير شكل فصل مشترك بلورـ‌مذاب، تنش گرمايي و چگالي نابه‌جايي افزايش مي‌يابد.