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晶体生长仿真软件FEMAG介绍文档（二）主要功能&技术优势FEMAG软件致力于多物理场数值模拟分析晶体材料的生长过程，为用户提供晶体生长输运过程中的重要信息以及影响晶体质量的工艺信息，提高晶体质量与用户的研发效率。
目前，FEMAG软件产品有：FEMAG/CZ、FEMAG CZ/OX、FEMAG/FZ、FEMAG/DS、FEMAG/VB以及FEMAG/PVT，可有效分析提拉法生长、泡生法生长、区熔法生长、定向凝固、坩埚下降法生长、物理气相传输法生长等工艺过程。
FEMAG软件主要具有以下功能：（1）在设计工程领域，利用FEMAG软件可以设计生长熔炉系统中保温套和反射体的形状、材质和位置，可确定加热器的位置，设计辅助加热器，选择与设计保温层。
（2）在质量控制工程领域，利用FEMAG软件可以分析热应力、控制氧/碳含量分布、掺杂物分布以及缺陷的预测，优化工艺参数，提高晶体生长质量。
（3）在成本控制工程领域，利用FEMAG软件可以评估能耗、气耗，也可以评估原料辅料的成本与使用寿命。
FEMAG软件产品及其典型的应用如下图所示：FEMAG软件产品及其典型应用FEMAG软件的主要技术优势➢求解技术先进、高效，求解精度高晶体生长过程是一个高度非线性的、多尺度的复杂问题，涉及导热、对流、辐射与相变，空间尺度与时间尺度跨度范围大。
例如，熔体与气相的传热、传质，湍流，热辐射相互耦合作用，会显著影响晶体的缺陷形成；熔体与气相中存在扩散、粘性、辐射、热边界层，甚至伴有复杂的缺陷边界层，空间尺度跨度大；晶体生长的时间尺度一般慢于热传导时间尺度两个数量级，慢于对流传热时间尺度六个数量级，时间尺度跨度很大等等。
FEMAG软件通过建立考虑多种耦合效应的传热、湍流等全局有限元模型（包括准稳态模型、与时间相关的逆向动态、直接动态模型），基于非结构化网格而开发的Navier-Stokes求解器，结合Newton-Raphson迭代法，可以准确、快速地求解上述多场、多尺度的复杂问题。
晶体生长软件FEMAG-FZ之浮区法Float Zone Process (FEMAG-FZ) FEMAG区熔法软件（FEMAG-FZ）用于模拟区熔法生长工艺（FZ, PFZ）FEMAG区熔法软件专注于设计新的热场，并研发新的方法以满足新的商业需求点，比如：✓无缺陷晶锭生长✓提高成品率✓节省R&D成本FEMAG区熔法软件因为降低了试验成本而显著节省研发费用。
区熔法工艺的等温线预测无缺陷晶锭生长无缺陷晶体硅生长是世界上最大的难点之一。
FEMAG模拟软件能够帮助工程师运用自己独一无二的技术生长出无缺陷晶体。
半导体晶体缺陷决定了晶锭的市场价格。
通过FEMAG软件的缺陷工程模块，晶体生长行业工作者能够轻松预测晶体炉中生长的晶体质量。
缺陷工程模块能够洞悉硅、锗生长过程中填隙原子，空位和微孔演变过程。
FEMAG-FZ能够成为你的测试平台，试验在不同的操作条件下对于晶体生长质量的影响，如✓热场设计✓晶体和馈送棒的旋转速率✓晶体提拉速度，馈送棒的推送速度一旦研究出上述的依赖关系，就能够控制工艺过程，获得最理想而省时的晶体生长条件。
FEMAG预测区熔法生长晶体缺陷提高成品率您曾经考虑过是什么限制了您的晶体生长生产潜力以达到最大产量吗？您知道这些限制因素对产出的影响吗？FEMAG区熔法模拟软件可以帮助您在晶体生长过程的每一个时刻追踪关键参数的变化。
区熔法模拟软件为工程师们提供了在晶体生长过程中凝固前沿形状，热弹性应力，溶体流动形态等信息。
FEMAG FZ模块的用户可以通过上述的参数信息优化其工艺条件，从而增加凝固生产效率和产出。
节省R&D成本FEMAG区熔法模拟软件能够降低您的研发成本，区熔法生长的领先用户擅于使用FZ模拟软件来减少实验成本并增加投资回报。
这些模拟工作旨在复现固液界面的实验结果，并将数值模拟的结果与晶锭的光扫描观测结果进行对照。
模拟晶体转速对熔体流动的影响。
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。
