本申請涉及單晶生長，特別是一種液相法生長碳化硅的多場耦合網(wǎng)格劃分方法、裝置和產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、液相法也叫做溶液生長法，可用于制備大尺寸碳化硅晶體等。在液相法中，主要采用電磁感應(yīng)加熱的方式為晶體生長過程提供熱量，即利用電磁感應(yīng)的方法使被加熱的材料（坩堝、側(cè)部石墨支撐等部件）的內(nèi)部產(chǎn)生電流，依靠這些渦流的能量達(dá)到加熱目的。感應(yīng)加熱作為加熱方法在液相法生長系統(tǒng)中具有重要意義，液相法生長系統(tǒng)的溫度場與熱場決定晶體質(zhì)量。

2、在液相法生長碳化硅的數(shù)值計(jì)算過程中，會(huì)涉及到磁場、溫度場、速度場、濃度場的多個(gè)物理場的耦合求解過程。在數(shù)值求解過程中，劃分的計(jì)算網(wǎng)格數(shù)量會(huì)影響最終數(shù)值計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確程度。若計(jì)算網(wǎng)格劃分過少（尤其是物理場邊界層的計(jì)算網(wǎng)格），則難以得到精確的求解結(jié)果，若計(jì)算網(wǎng)格劃分過多，則容易導(dǎo)致計(jì)算資源浪費(fèi)。因此，亟需提出一種液相法生長碳化硅的多場耦合網(wǎng)格劃分方法、裝置和產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)對(duì)多物理場耦合網(wǎng)格的準(zhǔn)確劃分，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源與數(shù)值計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性之間的平衡。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本申請實(shí)施例提供了一種液相法生長碳化硅的多場耦合網(wǎng)格劃分方法、裝置和產(chǎn)品，以便克服上述問題或者至少部分地解決上述問題。

2、本申請實(shí)施例的第一方面，提供了一種液相法生長碳化硅的多場耦合網(wǎng)格劃分方法，所述方法包括：

3、根據(jù)液相法生長碳化硅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)信息，建立幾何模型；

4、按照最大計(jì)算網(wǎng)格總量，對(duì)所述幾何模型進(jìn)行計(jì)算網(wǎng)格劃分，設(shè)置所述幾何模型中對(duì)應(yīng)計(jì)算網(wǎng)格的邊界條件，設(shè)置電磁感應(yīng)控制方程、傳熱流動(dòng)控制方程和組分輸運(yùn)控制方程，得到數(shù)值計(jì)算模型；

5、基于所述數(shù)值計(jì)算模型，模擬多個(gè)不同電磁感應(yīng)加熱頻率下的電磁感應(yīng)加熱過程、傳熱流動(dòng)過程與組分輸運(yùn)過程，得到多組模擬結(jié)果；

6、根據(jù)所述多組模擬結(jié)果，計(jì)算得到目標(biāo)厚度擬合曲線，所述目標(biāo)厚度擬合曲線包括：濃度邊界層厚度擬合曲線、熱量邊界層厚度擬合曲線和洛倫茲力邊界層厚度擬合曲線；

7、根據(jù)當(dāng)前電磁感應(yīng)加熱頻率，從所述厚度擬合曲線中確定所述液相法生長碳化硅系統(tǒng)中各個(gè)區(qū)域的多物理場耦合網(wǎng)格的網(wǎng)格厚度，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到目標(biāo)數(shù)值計(jì)算模型。

8、本申請實(shí)施例第二方面還提供了一種液相法生長碳化硅的多場耦合網(wǎng)格劃分裝置，應(yīng)用于執(zhí)行本申請實(shí)施例第一方面所述多場耦合網(wǎng)格劃分方法，所述裝置包括：

9、模型構(gòu)建模塊，用于根據(jù)液相法生長碳化硅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)信息，建立幾何模型；

10、數(shù)值計(jì)算模塊，用于按照最大計(jì)算網(wǎng)格總量，對(duì)所述幾何模型進(jìn)行計(jì)算網(wǎng)格劃分，設(shè)置所述幾何模型中對(duì)應(yīng)計(jì)算網(wǎng)格的邊界條件，設(shè)置電磁感應(yīng)控制方程、傳熱流動(dòng)控制方程和組分輸運(yùn)控制方程，得到數(shù)值計(jì)算模型；

11、模擬模塊，用于基于所述數(shù)值計(jì)算模型，模擬多個(gè)不同電磁感應(yīng)加熱頻率下的電磁感應(yīng)加熱過程、傳熱流動(dòng)過程與組分輸運(yùn)過程，得到多組模擬結(jié)果；

12、擬合模塊，用于根據(jù)所述多組模擬結(jié)果，計(jì)算得到目標(biāo)厚度擬合曲線，所述目標(biāo)厚度擬合曲線包括：濃度邊界層厚度擬合曲線、熱量邊界層厚度擬合曲線和洛倫茲力邊界層厚度擬合曲線；

13、網(wǎng)格劃分模塊，用于根據(jù)當(dāng)前電磁感應(yīng)加熱頻率，從所述厚度擬合曲線中確定所述液相法生長碳化硅系統(tǒng)中各個(gè)區(qū)域的多物理場耦合網(wǎng)格的網(wǎng)格厚度，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到目標(biāo)數(shù)值計(jì)算模型。

14、本申請實(shí)施例第三方面還提供了一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)本申請實(shí)施例第一方面所述液相法生長碳化硅的多場耦合網(wǎng)格劃分方法中的步驟。

15、本申請實(shí)施例第四方面還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序/指令，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)本申請實(shí)施例第一方面所述液相法生長碳化硅的多場耦合網(wǎng)格劃分方法中的步驟。

16、本申請實(shí)施例第五方面還提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在電子設(shè)備上運(yùn)行時(shí)，使處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如本申請實(shí)施例第一方面所述液相法生長碳化硅的多場耦合網(wǎng)格劃分方法中的步驟。

17、本申請實(shí)施例提供的一種液相法生長碳化硅的多場耦合網(wǎng)格劃分方法，所述方法包括：根據(jù)液相法生長碳化硅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)信息，建立幾何模型；按照最大計(jì)算網(wǎng)格總量，對(duì)所述幾何模型進(jìn)行計(jì)算網(wǎng)格劃分，設(shè)置所述幾何模型中對(duì)應(yīng)計(jì)算網(wǎng)格的邊界條件，設(shè)置電磁感應(yīng)控制方程、傳熱流動(dòng)控制方程和組分輸運(yùn)控制方程，得到數(shù)值計(jì)算模型；基于所述數(shù)值計(jì)算模型，模擬多個(gè)不同電磁感應(yīng)加熱頻率下的電磁感應(yīng)加熱過程、傳熱流動(dòng)過程與組分輸運(yùn)過程，得到多組模擬結(jié)果；根據(jù)所述多組模擬結(jié)果，計(jì)算得到目標(biāo)厚度擬合曲線，所述目標(biāo)厚度擬合曲線包括：濃度邊界層厚度擬合曲線、熱量邊界層厚度擬合曲線和洛倫茲力邊界層厚度擬合曲線；根據(jù)當(dāng)前電磁感應(yīng)加熱頻率，從所述厚度擬合曲線中確定所述液相法生長碳化硅系統(tǒng)中各個(gè)區(qū)域的多物理場耦合網(wǎng)格的網(wǎng)格厚度，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到目標(biāo)數(shù)值計(jì)算模型。

18、本申請實(shí)施例通過按照最大計(jì)算網(wǎng)格總量，建立數(shù)值計(jì)算模型，從而模擬不同電磁感應(yīng)加熱頻率下的電磁感應(yīng)加熱過程、傳熱流動(dòng)過程與組分輸運(yùn)過程，得到多組模擬結(jié)果。進(jìn)而根據(jù)模擬結(jié)果中的信息（例如計(jì)算網(wǎng)格處的碳濃度信息、洛倫茲力大小以及電流值等信息），確定最適宜的濃度邊界層厚度、熱量邊界層厚度和洛倫茲力邊界層厚度，從而根據(jù)多組模擬結(jié)果生成電磁感應(yīng)加熱頻率與邊界層厚度之間的關(guān)系曲線（即目標(biāo)厚度擬合曲線）。由此，在實(shí)際應(yīng)用過程中，可以根據(jù)所采用的電磁感應(yīng)加熱頻率的大小，確定多物理場耦合網(wǎng)格的網(wǎng)格厚度（包括濃度邊界層網(wǎng)格厚度、熱量邊界層網(wǎng)格厚度和洛倫茲力邊界層網(wǎng)格厚度），進(jìn)而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的計(jì)算網(wǎng)格劃分，在保證數(shù)值計(jì)算的結(jié)果的準(zhǔn)確性的前提上，減少不必要的計(jì)算資源的浪費(fèi)。

技術(shù)特征：

1.一種液相法生長碳化硅的多場耦合網(wǎng)格劃分方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液相法生長碳化硅的多場耦合網(wǎng)格劃分方法，其特征在于，所述根據(jù)所述多組模擬結(jié)果，計(jì)算得到目標(biāo)厚度擬合曲線，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液相法生長碳化硅的多場耦合網(wǎng)格劃分方法，其特征在于，所述根據(jù)所述多組模擬結(jié)果，計(jì)算得到目標(biāo)厚度擬合曲線，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液相法生長碳化硅的多場耦合網(wǎng)格劃分方法，其特征在于，所述計(jì)算每一層計(jì)算網(wǎng)格的過飽和度，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液相法生長碳化硅的多場耦合網(wǎng)格劃分方法，其特征在于，根據(jù)所述多組模擬結(jié)果，計(jì)算得到目標(biāo)厚度擬合曲線，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液相法生長碳化硅的多場耦合網(wǎng)格劃分方法，其特征在于，所述根據(jù)每組所述模擬結(jié)果，確定所述幾何模型中各個(gè)部件的外側(cè)表面的功率密度，以及，各個(gè)部件中每個(gè)計(jì)算網(wǎng)格的功率密度，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液相法生長碳化硅的多場耦合網(wǎng)格劃分方法，其特征在于，所述根據(jù)所述多組模擬結(jié)果，計(jì)算得到目標(biāo)厚度擬合曲線，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液相法生長碳化硅的多場耦合網(wǎng)格劃分方法，其特征在于，所述計(jì)算所述初始厚度擬合曲線的擬合程度，包括：

9.一種液相法生長碳化硅的多場耦合網(wǎng)格劃分裝置，其特征在于，應(yīng)用于執(zhí)行權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述多場耦合網(wǎng)格劃分方法，所述裝置包括：

10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的液相法生長碳化硅的多場耦合網(wǎng)格劃分方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┝艘环N液相法生長碳化硅的多場耦合網(wǎng)格劃分方法、裝置和產(chǎn)品，涉及單晶生長技術(shù)領(lǐng)域，該方法為：根據(jù)液相法生長碳化硅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)信息，建立幾何模型；按照最大計(jì)算網(wǎng)格總量，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到數(shù)值計(jì)算模型；基于數(shù)值計(jì)算模型，模擬多個(gè)不同電磁感應(yīng)加熱頻率下的電磁感應(yīng)加熱過程、傳熱流動(dòng)過程與組分輸運(yùn)過程，得到多組模擬結(jié)果；根據(jù)多組模擬結(jié)果，計(jì)算得到目標(biāo)厚度擬合曲線，包括：濃度邊界層厚度擬合曲線、熱量邊界層厚度擬合曲線和洛倫茲力邊界層厚度擬合曲線；根據(jù)當(dāng)前電磁感應(yīng)加熱頻率，從厚度擬合曲線中確定多物理場耦合網(wǎng)格的網(wǎng)格厚度，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到目標(biāo)數(shù)值計(jì)算模型。

技術(shù)研發(fā)人員：李早陽,楊垚,李登輦,祁沖沖,鐘澤琪,祁超,羅金平,劉立軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9