石墨表面熔融硅的润湿行为研究

• 作者: 丁建宁 张忠强 程广贵 袁宁一 许多
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 熔融硅 润湿角 毛细效应 表面粗糙度
• 年，卷（期）: 2017,（3）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质：结构、力学和热学性质
• 页码范围: 245-253
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.66.036801

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=0.721μm与Ra=0.134μm)、环境温度(1737—1744 K)、恒温持续时间(10—30 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.