水热法单晶石英生长研究及其数值分析水热法单晶石英-中华科技大学.PDFVIP

JournalofChinaInstituteofTechnologyVol.372007.12 水熱法單晶石英生長研究及其數值分析水熱法單晶石英生長研究及其數值分析 水熱法單晶石英生長研究及其數值分析水熱法單晶石英生長研究及其數值分析 Growth of Single Crystal Quartz by Hydrothermal Method and Numerical Analysis 吳玉祥 王旭昇 蔡鐸 YuShiangWu SyuShengWang DuoTsai 中華技術學院機械工程學系暨機電光研究所 摘摘 要要 摘摘 要要 本研究主要是探討利用水熱法來生長單晶石英晶體 ，在研究過程中，控制並 調整 製程 參數條件 ，以分析參數條件對晶體生長速率之影響 。水熱法生長單晶石 英晶體 ，必須在高溫高壓的環境下進行，為了了解壓力釜在高溫高壓下的應力應 變特性 ，以及對操作壓力釜的安全考量，本研究使用ANSYS計算軟體 模擬 ，進行 溫度 、應力的分析及模擬壓力釜內部的流動情況，從溫度、應力的分析結果可得 知壓力釜可操作的溫度 、壓力範圍，並可做為實際進行生長時的安全依據。 在單晶石英晶體生長過程中 ，影響生長速率及晶體品質的參數包括了生長溫 度、生長壓力 、礦化劑濃度、填充率、生長時間、隔板開口率等，本研究是以不 同的隔板開口率為條件 ，從實驗結果顯示，隔板開口率約為2.5％至 3.0％時，能 獲得最快的生長速率 。完成生長後的石英晶體，從光學顯微鏡中觀察到晶界會明 顯的減少 ，而晶粒也會變得較大，經過長時間的生長就會趨向長成單晶的結果。 關鍵字關鍵字 ：單晶石英、水熱法、壓力釜、隔板開口率、ANSYS模擬 關鍵字關鍵字 ABSTRACT Theresearchismainlytogrowsinglecrystalofquartzbyhydrothermalmethod.In this study, the parameters were controlled to analyze the influence for growth rate of crystal.Thegrowthofsinglecrystalquartzbyhydrothermalmethodmustbeunderthe environment of the high temperature and pressure. The research is used as ANSYS simulation to analyze the characteristics of stress, strain and heat flow within the autoclaveunderthehightemperatureandpressure.Theresultscanbethesafetybasis forgrowthofquartzbyhydrothermalmethod. 1 水熱法單晶石英生長研究及其數值分析 The influence of growth rate and crystal quality includes growth temperature, growthpressure,mineralizerconcentration,fillingrate,baffleopeningrateandgrowth time in the process of growth quartz. This investigation