Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, FİZİK ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2003
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: Ergün Taşarkuyu
Eş Danışman: Bülent Akınoğlu, BÜLENT GÜLTEKİN AKINOĞLU
Özet:Bu çalışma kapsamında, Brigmaıı sistemi ile kristal büyütme, değişik yaklaşım ve yöntemler kullanılarak, sayısal olarak çözümlenmiştir. Bu çözümlemedeki temel amaç, malzeme içerisindeki ısıl alanların bulunması ve büyüme esnasındaki faz geçişi arakesitinin yerinin ve biçminin belirlenmesidir. Sayısal çözümlemeler, isotrop ve ortotrop malzemeler için, durağan ve zaman bağımlı ısı iletim denk lemleri kullanılarak yapılmıştır. Heksagonal ve ortorombik yapıdaki anisotrop malzemeler için ise ısı iletim denklemi türetilmiştir. Tüm bu denklemler, sonlu farklar yöntemi ve kontrol hacmi yaklaşımı kullanılarak sayısal olarak çözümlen miştir. Sonlu farklar yapısı bulunurken belirtirin (explicit) ve örtük (implicit) yaklaşımlar kuüanılmıştır. Örtük yaklaşımda, denklemleri çözmek için, değişken yönlü örtük (alternating direction implicit) ve ardışık durulma (successive over relaxation) yöntemleri kullamlmıştır. Durağan hal denklemimin çözümünde, büyütülen malzeme fırının ekseni bo yunca akan ve sıkıştırılamayan bir akışkan, akma hızınmda kristalin büyüme hızına eşit olduğu varsayılmıştır. Bulduğumuz sonuçları inceleyerek, durağan hal denklemi ile elde edilen ısıl alanların gerçek büyüme hızlarına uymadığını gösterdik ve daha anlamlı sonuçlar bulmak için zamana bağlı çözümlemelerin gerektiğini ortaya çıkarttık. Bu nedenle, zaman bağımlı sonlu farklar yöntemi ile iki boyutlu sayısal çözümlemeler, gizil ısı salımı ve malzemenin içine koyulduğu ampul ile çevre arasindaki ısı aktarımı da dikkate alınarak gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, bu yaklaşımın kristalin çekme hızına ve Biot sayışma duyarlı olduğunu ortaya çıkartmıştır. Malzemenin ve kabın ısıl ve fiziksel özelliklerinin katılaşma arakesitine önemli etkileri olduğu gösterilmiştir. Son olarak anisotropik malzemeler için ve kristal ekseni silindirik kabın ek senine göre değişik açılarda büyüyebileceğini dikkate alan üç boyutlu bir model oluşturduk. Böylece, ikinci dereceden ısıl iletkenlik tensörünü türetip, bunu kat manlı yarı iletkenlerin silindirik kaplar içerisinde büyütülmesine uyguladık. Sonlu farklar kontrol hacmi metodunu kullanarak elde ettiğimiz üç boyutlu zamana bağh ısı iletim denMemini sayısal olarak çözdük. Bulunan sonuçlar, kap içerisinde büyüyen malzemenin büyüme yönünün, durağan ve zaman bağımlı alanlar ve eş ısıl yüzeyler üzerinde etkin olduğunu gösteriyor. Anahtar Kelimeler: Bridgman tekniği, Anisotrop ortamda ısı transferi, Üç boyutlu sayısal simülasyon, GaSe.