Mechanics 版 (精华区)

发信人: spaceflight (雨前龙井), 信区: Mechanics
标  题: [前沿] 碳化硅晶体生长研究进展
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun Jun 26 14:57:20 2005), 站内

    晶体生长模型化及数值模拟研究主要针对晶体生长过程中的流体流动、传热传质、应力分布、掺杂分布以及缺陷形成等现象建立物理数学模型并进行数值模拟。强化这一领域的研究是快速提升我国晶体生长的研究水平、缩小与国外在半导体材料等方面差距的有效途径。

    中科院力学所陈启生研究员领导的研究小组，发展了关于物理气相输运法(PVT)生长碳化硅的动力学理论模型，提出碳化硅的生长速率与生长界面碳化硅蒸汽的过饱和度成正比；碳化硅蒸汽的输运由扩散作用和固体物质膨胀性升华所产生的Stefan对流这两种机制共同支配；从源到籽晶的碳化硅压降克服了SiC组分对流扩散所产生的阻力及Knudsen层的阻力。研究小组以之为基础进行了2英寸SiC晶体生长过程的模型化研究，模拟了具有复杂几何形状及多部件的整体系统中的磁场及温度场，研究了生长炉内与晶体生长动力学耦合的蒸汽流动问题，发现感应加热频率对温度分布及生长速率具有较大的影响，并成功预测了生长速度及晶体界面形状随轴向温度梯度及惰性气体压力的函数关系。

    在碳化硅晶体生长动力学理论模型的指导下，2004年课题组成功生长出直径为两英寸、厚度为一英寸、具有较高质量的6H多型碳化硅单晶。其中通过对生长炉及生长过程的精确计算机模拟，迅速解决了碳化硅生长过程中出现的一些技术难题。

    另外，课题组也对氨热法生长氮化镓单晶的过程进行了模型化研究。发现在氨热法生长氮化镓的过程中，分隔溶解区与生长区的隔板开孔大小对靠近隔板附近的流场振荡以及温度振荡影响较大，这一结论可以为相应的晶体生长实验研究提供理论指导。

    课题组近年来在J. Crystal Growth上发表了一系列有关晶体生长动力学及模型化的文章，其最新进展见于J. Crystal Growth, 266(1-3):320-326, 271-277,2004。 

from：中科院力学研究所
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