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作者：吕搏闻;武珈羽;张晗旭;朱森寅;张伶莉;张宇民;王先杰;宋波;
单位：哈尔滨工业大学物理学院;哈尔滨工业大学航天学院;哈尔滨工业大学,特种环境复合材料技术国家级重点实验室;哈尔滨工业大学,激光空间信息全国重点实验室;
摘要：随着光通信技术与光子芯片的发展，钇铁石榴石（YIG）晶体因优异的磁光特性在光通信系统、磁光隔离器等领域展现出广阔的应用前景，液相外延（LPE）法作为YIG薄膜的主要制备方法之一而备受关注。LPE法生长YIG薄膜的核心在于溶质输运过程的精准调控，其中均匀的流场分布和一致的温场环境是保障平稳传质的决定性条件。因此，调控工艺参数，实现平稳的温场和流场，对生长高质量的YIG薄膜具有重要的科学意义。本文基于多物理场仿真的方法，建立了LPE法生长YIG晶体的温度-流动耦合模型，通过数值模拟揭示了坩埚旋转对熔体流动、轴向温度梯度，以及晶体生长速率的影响规律。通过系统的仿真优化，获得了一组较优的工艺参数：将坩埚转速控制在55～60 r/min，可显著抑制流场和温场的扰动，从而维持固-液界面的稳定性，这为YIG晶体的高质量外延生长提供了有利条件。本研究为复杂氧化物晶体的可控生长提供了理论指导和工艺优化的新思路。
关键词：晶体生长;;液相外延;;钇铁石榴石;;温度-流动耦合;;温场;;流场
基金资助：国家杰出青年科学基金（52225201）;; 国家自然科学基金（52072085）;; 激光空间信息全国重点实验室基金（LSI2024JCKY01）
