有效
一种导模法生长晶体的结晶界面确定方法和装置
李早阳、王君岚、刘立军
西安交通大学
李
李早阳机构 暂无
技术领域 暂无
王
王君岚机构 暂无
技术领域 暂无
刘
刘立军机构 暂无
技术领域 暂无
摘要
本发明提供了一种导模法生长晶体的结晶界面确定方法和装置,涉及晶体生长技术领域。所述方法包括:在目标计算域的温度不平衡的情况下,对目标计算域进行稳态计算,得到温度场;在三维非轴对称结晶界面的温度不满足预设条件的情况下,获取计算参数并根据计算参数,计算目标网格节点的移动参数;按照移动参数,控制目标网格节点进行移动,得到调整后的三维非轴对称结晶界面;在目标计算域的温度平衡、三维非轴对称结晶界面的温度满足预设条件时,将三维非轴对称结晶界面确定为目标结晶界面。本发明实施例实现了目标结晶界面的确定,提高了基于目标结晶界面对目标晶体的生长过程进行控制的准确性。
1.一种导模法生长晶体的结晶界面确定方法,其特征在于,应用于电子设备,所述电子设备包括主线程和受所述主线程控制的至少两个子线程;所述方法包括:在目标计算域的温度不平衡的情况下,对所述目标计算域进行稳态计算,得到所述目标计算域的温度场;所述目标计算域为对目标几何模型进行网格划分后得到的计算域,所述目标几何模型包括通过导模法生长的目标晶体和所述目标晶体对应的熔体之间的三维非轴对称结晶界面;所述目标计算域中包括构成所述三维非轴对称结晶界面的至少两个目标网格面,且每个所述子线程对应至少一个所述目标网格面;根据所述温度场,确定所述三维非轴对称结晶界面的温度是否满足预设条件,并在所述三维非轴对称结晶界面的温度不满足所述预设条件的情况下,利用所述主线程获取所述三维非轴对称结晶界面的计算参数;所述预设条件为所述三维非轴对称结晶界面的温度均匀且达到所述目标晶体的晶体凝固温度;利用所述主线程将所述计算参数发送至各个所述子线程,并利用所述子线程根据所述计算参数,计算所述子线程对应的目标网格面中目标网格节点的移动参数;各个所述子线程对应的目标网格面中的目标网格节点互不相同;按照各个所述目标网格节点的移动参数,控制所述目标网格节点进行移动,得到调整后的三维非轴对称结晶界面;在所述目标计算域的温度平衡,且所述三维非轴对称结晶界面的温度满足所述预设条件的情况下,将所述三维非轴对称结晶界面确定为目标结晶界面。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述三维非轴对称结晶界面包括顶点和所述目标网格面的中心点;所述根据所述温度场,确定所述三维非轴对称结晶界面的温度是否满足预设条件,包括:根据所述温度场,确定所述顶点的第一温度;在所述第一温度等于所述晶体凝固温度的情况下,根据所述温度场,获取所述中心点的第二温度;在所述第二温度和所述第一温度之间的温度差小于或者等于第一预设阈值的情况下,确定所述三维非轴对称结晶界面的温度满足预设条件;在所述第二温度和所述第一温度之间的温度差大于所述第一预设阈值的情况下,确定所述三维非轴对称结晶界面的温度不满足所述预设条件。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述目标几何模型包括晶体生长炉,所述晶体生长炉用于通过导模法生长所述目标晶体;所述方法还包括:在所述第一温度不等于所述晶体凝固温度的情况下,根据所述第一温度对所述晶体生长炉的炉温进行调整。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在所述三维非轴对称结晶界面的温度不满足所述预设条件的情况下,利用所述主线程获取所述三维非轴对称结晶界面的计算参数,包括:在所述三维非轴对称结晶界面的温度不满足所述预设条件的情况下,利用所述主线程获取各个所述子线程对应的目标网格面中目标网格节点的第一坐标,以及所述子线程对应的目标网格面中心点的第二坐标和第二温度;利用所述主线程,将各个所述目标网格面对应的第一坐标、第二坐标和第二温度确定为所述目标网格面对应的目标数据组;获取所述目标网格面的网格面标识,并根据所述网格面标识对所述目标数据组进行整理,得到所述三维非轴对称结晶界面的计算参数;所述计算参数包括各个所述目标网格面对应的目标数据组。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述计算参数包括各个所述目标网格面中目标网格节点的第一坐标,以及所述目标网格面中心点的第二坐标和第二温度;所述利用所述子线程根据所述计算参数,计算所述子线程对应的目标网格面中目标网格节点的移动参数,包括:利用所述子线程,根据各个所述目标网格面中目标网格节点的第一坐标以及所述目标网格面中心点的第二坐标和第二温度,计算所述子线程对应的目标网格面中目标网格节点的移动参数为: ;其中, 表示目标网格节点的移动参数; 表示目标网格节点周围目标网格面的网格面标识; 表示目标网格节点周围目标网格面的总数量; 表示第 个目标网格面的中心点的第二温度; 表示第 个目标网格面的中心点的第二坐标与目标网格节点的第一坐标之间的距离; 表示目标晶体的晶体凝固温度; 表示移动系数,用于调节目标网格节点的移动距离。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述目标计算域中包括对所述目标几何模型进行网格划分后得到的计算网格,所述计算网格中包括所述目标网格面;所述移动参数指示的移动距离小于与所述目标网格节点相邻的计算网格在所述移动参数指示的移动方向上的边长。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述目标计算域中包括对所述目标几何模型进行网格划分后得到的计算网格,所述计算网格中包括所述目标网格面所在的目标计算网格;所述在目标计算域的温度不平衡的情况下,对所述目标计算域进行稳态计算,得到所述目标计算域的温度场,包括:在所述目标计算域的温度不平衡的情况下,获取所述目标计算网格对应的网格参数和所述目标计算域对应的计算域参数;所述网格参数中包括用于表征所述目标晶体内部的介质辐射的参数;基于所述网格参数和所述计算域参数,对所述目标计算域进行稳态计算,得到所述目标计算域的温度场。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述获取所述目标计算网格对应的网格参数,包括:根据所述目标晶体内部的介质辐射和各向异性导热特性,在所述目标计算域中所述目标晶体区域无动量变化和质量变化的情况下,确定所述目标计算网格对应的能量守恒方程;根据所述目标晶体内自由载流子的吸收特性,确定所述目标计算网格对应的辐射传递方程;将所述能量守恒方程和所述辐射传递方程确定为所述目标计算网格对应的网格参数。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述目标计算域中包括对所述目标几何模型进行网格划分后得到的计算网格,所述计算网格中包括所述目标网格面,所述计算网格的尺寸为第一尺寸;在根据所述温度场,确定所述三维非轴对称结晶界面的温度是否满足预设条件之前,所述方法还包括:获取所述温度场的第一监测数据;将所述第一监测数据与目标监测数据进行比较;所述目标监测数据为目标温度场的监测数据,所述目标温度场为根据第二尺寸的计算网格确定的目标计算域对应的温度场,所述第二尺寸大于所述第一尺寸;所述第二尺寸为在对所述目标几何模型进行网格划分后得到第一尺寸的计算网格之前,再次对所述目标几何模型进行网格划分得到的计算网格的尺寸;在所述第一监测数据与所述目标监测数据不相同的情况下,按照第三尺寸,重新对所述目标几何模型进行网格划分,得到所述目标几何模型对应的目标计算域;所述第三尺寸小于所述第一尺寸;所述第三尺寸为在对所述目标几何模型进行网格划分后得到第一尺寸的计算网格之后,再次对所述目标几何模型进行网格划分得到的计算网格的尺寸;在所述第一监测数据与所述目标监测数据相同的情况下,执行根据所述温度场,确定所述三维非轴对称结晶界面的温度是否满足预设条件的操作。
10.一种导模法生长晶体的结晶界面确定装置,其特征在于,应用于电子设备,所述电子设备包括主线程和受所述主线程控制的至少两个子线程;所述装置包括:第一计算模块,用于在目标计算域的温度不平衡的情况下,对所述目标计算域进行稳态计算,得到所述目标计算域的温度场;所述目标计算域为对目标几何模型进行网格划分后得到的计算域,所述目标几何模型包括通过导模法生长的目标晶体和所述目标晶体对应的熔体之间的三维非轴对称结晶界面;所述目标计算域中包括构成所述三维非轴对称结晶界面的至少两个目标网格面,且每个所述子线程对应至少一个所述目标网格面;第一确定模块,用于根据所述温度场,确定所述三维非轴对称结晶界面的温度是否满足预设条件,并在所述三维非轴对称结晶界面的温度不满足所述预设条件的情况下,利用所述主线程获取所述三维非轴对称结晶界面的计算参数;所述预设条件为所述三维非轴对称结晶界面的温度均匀且达到所述目标晶体的晶体凝固温度;第二计算模块,用于利用所述主线程将所述计算参数发送至各个所述子线程,并利用所述子线程根据所述计算参数,计算所述子线程对应的目标网格面中目标网格节点的移动参数;各个所述子线程对应的目标网格面中的目标网格节点互不相同;控制模块,用于按照各个所述目标网格节点的移动参数,控制所述目标网格节点进行移动,得到调整后的三维非轴对称结晶界面;第二确定模块,用于在所述目标计算域的温度平衡,且所述三维非轴对称结晶界面的温度满足所述预设条件的情况下,将所述三维非轴对称结晶界面确定为目标结晶界面。



