Моделювання впливу конфігурації джерела GaN на термоелектричні параметри апарата високого тиску в процесі перекристалізації його із системи Fe–Ga–N

Abstract

Для вирішення актуальної проблеми отримання полікристалів нітриду галію пропонується використовувати апарат високого тиску тороїдального типу, для якого розроблена ростова комірка для перекристалізації GaN із розчину-розплаву Fe–Ga–N температурою метод градієнта. Метою роботи є дослідження теплового стану комірки та визначення оптимальних умов резистивного нагріву апарату високого тиску, які забезпечують необхідні розподіли температур для кристалізації GaN. Проведено комп’ютерне моделювання теплового стану апарату високого тиску. Методом скінченних елементів розв’язано квазістаціонарну зв’язану задачу електро- і теплопровідності. Визначено вплив конфігурації прекурсора GaN на характер зміни термоелектричних параметрів апарату високого тиску при рекристалізації GaN. В результаті розрахунків отримано поля температури та градієнта температури досліджуваної системи прекурсор GaN–Fe–Ga–N розчин–розплав–полікристал GaN на послідовних стадіях процесу кристалізації. Визначено, що процес рекристалізації GaN в умовах високого тиску і температури призводить до зменшення температурного градієнта в системі вирощування і збільшення потужності нагріву апарату високого тиску. Це відбувається в результаті зміни провідних властивостей середовища росту в результаті утворення перекристалізованої фази GaN. Запропонована техніка комп’ютерного моделювання дозволяє проектувати комірки та вдосконалювати режими росту кристалів GaN методом температурного градієнта.

Keywords

• нітрид ґалію
• апарат високого тиску
• комірка
• тепловий стан
• перекристалізація
• метод скінченних елементів