在小平面的三维相场模型.doc

在小平面胞晶生长的三维相场模型细胞生长王金城WANG1,2)和裕子INATOMI2)不用翻译,写成英语形式1)固化处理的国家重点实验室,西北工业大学,西安710072,.。电子邮件:******@)日本宇宙航空研究开发机构(isa/JAXA),Sagamihara,日本神奈川。(2010年4月21日收到;接受2010年8月16日,2010发表)Torabi等人[1]新阶段提出的适用强各向异性系统的新相场领域模型Torabietal。是用来三维模拟三维小平面胞晶生长面细胞增长。模拟显示了在小平面的细胞晶中模拟显示的整个形成过程。模拟结果还表明,在演化的后期阶段形状选择形成时,过冷和增长速度呈线性关系,而在形状选择阶段是一种非线性关系。在小平面胞晶形成过程中,尽管界面是锯齿的,熔体中出现负温度梯度,特别是锯齿界面的齿底部,但晶体-熔体是保持等温的。仿真结果还表明,在形状选择完成后的后期阶段的进化,过冷和增长速度呈线性关系,而在形状选择阶段是一种非线性关系。在部分细胞形成过程中,虽然接口是锯齿,并且负温度梯度区域出现融体,特别是在锯齿接口的峡谷底部,但是结晶界面保持等温。关键词:相场模型;;胞晶生长;在上雕琢平面的增长;温度梯度。[2-7]往往是在薄膜的硅单晶和散装氧化物超导体的区熔再结晶处观察。(把句子合在一块)由于使掺杂剂隔离的固-液界面的这个形态学的的发展使掺杂剂的隔离,对于理解小平面胞晶生长的模式形成提供了很大的帮助极大的兴趣已经在理解图形成的面细胞生长出现。除了方位细胞生长在的半导体的高质量品质上的重要性的意义,小平面胞晶细胞生长也是一个重要的晶体生长过程,并为自然模式形成提供提供自然格局形成的一个有趣的例子。在最近30年来,小平面胞晶生长的许多基础研究开始探索小平面胞晶生长机制刻面的增长,基本上很多研究已经进行了多方面探索细胞生长的机制,特别是小平面一个方位的接口形成机制。上官等人[2])用显微镜,并通过在图形形成数值工作在透明和小平面刻面的单向凝固的有机化合物的单向凝固中进行原位观察,并在模式形成上进行数值分析。他们的结论是小平面多方面细胞晶胞生长的机理是由于溶质堆积和锯齿底部过冷形成而产生的过冷度在山沟底部。戴伊等人[8],9])。研究了定向生长的透明萨罗的小平面结晶学和形态学转变中定向生长的透明萨罗,发现萨罗的生长界面是由各种组合的(111)面的各种组合的限制。Inatomi等人[6],7])已进行了一系列的实验以干涉式可视化技术为指导的一系列的实验探索胞晶方式开拓方位细胞生长的机制。最近,Tokairin等人[10])研通过原位观察研究了硅的通过原位观察切割水晶体-熔体熔界面的形成机制,得到在高速率生长下由于结晶并建议通过结晶的高增长速度的潜热的释放引起产生的负温度梯度放大了的扰动,导致小平刻面形成。虽然在这一领域已经采取了巨大的努力,然而,小平面胞晶生长机制机制刻面细胞生长仍然是模糊的。除了实验方法,小平面生长刻面的增长也进行了研究数值方法的研究。Yokoyama等人[11])提出了一个在雪晶的生长的模式形成的模型,这个模型考虑了到有关晶体生长的实际基本流程实际元素的过程中成长,即分子结合形成晶格的表面动力学过程,过程的分子结合成一个晶格中的扩散过程,并模拟六角雪晶方具有小面,以及树突。使用电平设置形式主义,Smereka等人[12])使用水平集形式在二维和三维上对多晶、小平面薄片的生长都进行了一系列的模拟多晶的增长,此模拟是基于著名的vanderDrift假设根据著名的vander漂移模型的假设两个二维和三维刻面片的模拟,其中增长每个个表面的生长速率仅由它的结晶取向固定的。在最近几年中,相场法已成为凝固过程中微观结构的模拟图形形成的一个非常强大的工具。通过这种方法,复杂形态及相关现象在一个广泛的长度尺度现在可以研究。今天正如Sekerka[13]今天所指出的Sekerka,13),相场法是首选的导致后续细胞形态不稳定的后续复杂的界面形态首选的的计算方法。相场法已经加强了我们对这些形态的起源和复杂性的理解。此外,它的主要优点之一是随时间变化的三维模拟成为可能,这使得它能够解决的模式稳定性和模式选择[]长期存在的问题)提供可能性。至于刻面生长,由对于具有高度各向异性的界面能的材料并趋向于形成小平方面的材料,如硅,因此这类材料也一直备受关注(,16)。此外,由于包括界面能量和生长动力学的各向异性特性,相场法也已被广泛用来研究小平面方位的生长行为(17-22)。,由于各向异性特性,-22)最近,Torabi等人