直拉法硅单晶生长设备柔性轴旋转提升系统的非线性动力学
混沌动力学
2020-03-27 v1
摘要
硅晶体提拉机（SCP）是硅晶圆制造的关键设备，而硅晶圆是当前大多数集成电路（IC）芯片的基底材料。随着技术发展，为缩短制造时间并降低晶圆价格，对更长、更大直径单晶硅棒的需求持续增长。这一需求要求更大且更高的SCP，然而却导致晶种严重摆动现象。晶种的强烈摆动造成凝固困难并增加单晶硅生长失败的风险。本文主要旨在分析SCP的柔性轴旋转提升（FSRL）系统中的非线性动力学。推导了FSRL系统摆动运动的数学模型。分析了系统阻尼、激励幅值与转速等相关参数对系统稳定性与响应的影响。展示了平衡点的稳定性、分岔与混沌运动，这些在实际情形中常被观察到。采用Melnikov方法推导导致混沌运动的可能参数区域。在FSRL系统中识别出三条通向混沌的路径，包括倍周期、对称破缺分岔与内部危机。本文工作解释了SCP的FSRL系统中的复杂动力学，将有助于SCP设计者避免其中的摆动现象。
引用
@article{arxiv.1911.06979,
title = {Nonlinear dynamics in the flexible shaft rotating-lifting system of silicon crystal puller using Czochralski method},
author = {Hai-Peng Ren and Zi-Xuan Zhou and Celso Grebogi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.06979},
year = {2020}
}