晶体生长仿真软件FEMAG之Directional Solidification (DS) Process(FEMAG-DS定向凝固模拟软件)

晶体⽣长建模软件FEMAG介绍（⼋）--FEMAGPVT（物理
⽓相传输法）
FEMAG/PVT软件的主要功能
FEMAG/PVT软件⽤于模拟物理⽓相传输法（Physical Vapor Transport process，PVT）晶体⽣长⼯艺，可以⽤于碳化硅单晶体、氮化铝、氧化锌多晶体等的PVT法⽣长⼯艺过程的模拟。

FEMAG/PVT软件的典型应⽤
FEMAG/PVT软件的典型应⽤是模拟碳化硅单晶的PVT法⽣长过程。

图1是碳化硅晶⽚。

碳化硅（SiC）是⼀种优质的宽带隙半导体材料，具有宽禁带、⾼击穿电场、⾼热导率、⾼饱和电⼦漂移速率等优点，可以满⾜⾼温、⼤功率、低损耗⼤直径器件的需求。

SiC单晶⽆法经过熔融法形成，⽽基于改进型Lely法的升华⽣长技术——物理⽓相传输法是获得SiC单晶的常⽤⽅法。

PVT法制备SiC单晶的⽣长原理是：⾼纯SiC粉源在⾼温下分解形成⽓态物质（主要为Si、SiC2、Si2C），这些⽓态物质在过饱和度的驱动下，升华⾄冷端的籽晶处进⾏⽣长。

过饱和度是由籽晶与粉源之间的温度梯度引起的。

图2是利⽤FEMAG/PVT软件计算碳化硅沉积腔内的温度梯度的结果。

晶体生长仿真软件FEMAGF产品与服务FEMAG Soft 擅长所有类型晶体材料生长方面的工艺模拟专业技术，比如： • 直拉法（Czochralski ）• 区熔法（Floating Zone ）• 适用于铸锭定向凝固过程工艺（DS ），Bridgman 法• 物理气相传输法（PVT ）产品模块1. FEMAG/CZ-Czochralski (CZ) Process适用于Czochralski 直拉法生长工艺和Kyropoulos 生长工艺2. FEMAG/DS-Directional Solidification (DS) Process适用于铸锭定向凝固过程工艺3. FEMAG/FZ-Float Zone Process (FZ)适用于区熔法生长工艺FEMAG 软件是由比利时鲁汶大学研发的晶体生长数值仿真软件。

20世纪80年代中期，鲁汶大学François Dupret 教授带领其团队，开始晶体生长的研究，经过10多年的行业研发及应用，FrançoisDupret 教授于2003年成立了FEMAGS.A.（总部设在比利时Louvain-la-Neuve市），正式推出晶体生长数值仿真软件FEMAG 。

如今，FEMAG 软件已成为全球行业用户高度认可的数值仿真工具，在晶体生长数值模拟领域处于国际领先地位。

主要功能1. 全局热传递分析“全局性”即包涵所有拉晶要素在内，并考虑传热模式的耦合。

全局热传递模拟分析，主要考虑:炉内的辐射和传导、熔体对流和炉内气体流量分析。

2. 热应力分析按照经验，一般情况下，晶体位错的产生与晶体生长过程中热应力的变化有着密切的关系。

该软件可以进行三维的非轴对称和非各向同性温度场热应力分析计算，可以提出对晶体总的剪切力预估。

“位错”的产生是由于在晶体生长过程中,热剪应力超越临界水平,被称为CRSS(临界分剪应力)，而导致的塑性变形。

3. 点缺陷预报该软件可以预知在晶体生长过程中的点缺陷(自裂缝和空缺),该仿真可以很好的预测在晶体生长过程中点缺陷的分布。