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石墨表面熔融硅的润湿行为研究

程广贵 张忠强 丁建宁 袁宁一 许多

石墨表面熔融硅的润湿行为研究

程广贵, 张忠强, 丁建宁, 袁宁一, 许多
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  • 熔融硅在石墨表面的润湿规律对于超薄硅片的横向拉模制造尤为重要.本文利用COMSOL软件模拟了理想条件下熔融硅在光滑石墨表面的润湿过程,并借助高温高真空接触角测量仪对高温条件下石墨表面熔融硅的润湿性能开展了实验研究.考察了石墨表面粗糙度(Ra=0.721 m与Ra=0.134 m)、环境温度(17371744 K)、恒温持续时间(1030 s)等因素对润湿角的影响.结合固-液、气-液界面的压力、速度分布图,分析了恒定温度、毛细效应下表面张力变化对润湿过程的影响机制.研究结果表明,相同温度下,石墨表面硅液滴的润湿角随石墨表面粗糙度增大而减小.对同一粗糙度表面,润湿角在相同温度下随保温时间的增加略微减小,且变化的幅度随温度升高而减小.当液滴半径远小于5 mm时,表面张力在润湿过程中起主导作用;当液滴半径大于5 mm时,液滴自身重力的影响不可忽略.
      通信作者: 程广贵, ggcheng@ujs.edu.cn;dingjn@ujs.edu.cn ; 丁建宁, ggcheng@ujs.edu.cn;dingjn@ujs.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金重点项目(批准号:51335002)、江苏省战略性新兴产业重点支持项目(批准号:苏建财2015-318)和江苏高校优势学科建设工程资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-28
  • 修回日期:  2016-11-08
  • 刊出日期:  2017-02-05

石墨表面熔融硅的润湿行为研究

  • 1. 江苏大学微纳米科学技术研究中心, 镇江 212013;
  • 2. 常州大学低维材料微纳器件与系统研究中心, 常州 213164;
  • 3. 江苏省光伏科学与工程协同创新中心(常州大学), 常州 213164;
  • 4. 常州大学, 江苏省光伏工程科学国家重点实验室培育建设点, 常州 213164
  • 通信作者: 程广贵, ggcheng@ujs.edu.cn;dingjn@ujs.edu.cn ; 丁建宁, ggcheng@ujs.edu.cn;dingjn@ujs.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金重点项目(批准号:51335002)、江苏省战略性新兴产业重点支持项目(批准号:苏建财2015-318)和江苏高校优势学科建设工程资助的课题.

摘要: 熔融硅在石墨表面的润湿规律对于超薄硅片的横向拉模制造尤为重要.本文利用COMSOL软件模拟了理想条件下熔融硅在光滑石墨表面的润湿过程,并借助高温高真空接触角测量仪对高温条件下石墨表面熔融硅的润湿性能开展了实验研究.考察了石墨表面粗糙度(Ra=0.721 m与Ra=0.134 m)、环境温度(17371744 K)、恒温持续时间(1030 s)等因素对润湿角的影响.结合固-液、气-液界面的压力、速度分布图,分析了恒定温度、毛细效应下表面张力变化对润湿过程的影响机制.研究结果表明,相同温度下,石墨表面硅液滴的润湿角随石墨表面粗糙度增大而减小.对同一粗糙度表面,润湿角在相同温度下随保温时间的增加略微减小,且变化的幅度随温度升高而减小.当液滴半径远小于5 mm时,表面张力在润湿过程中起主导作用;当液滴半径大于5 mm时,液滴自身重力的影响不可忽略.

English Abstract

参考文献 (21)

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