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专利号: 2024114516334
申请人: 西安交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种导模法生长氧化镓晶体界面变形程度确定方法,其特征在于,所述方法包括:从目标计算域中确定目标结晶界面,并对所述目标计算域进行稳态计算,得到所述目标结晶界面所在的温度场;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,所述目标几何模型为根据晶体生长炉和利用所述晶体生长炉通过导模法生长的氧化镓晶体在三维直角坐标系下建立的三维几何模型,所述目标结晶界面为所述氧化镓晶体和所述氧化镓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目标结晶界面的至少两个目标网格面;

根据所述温度场,确定所述目标结晶界面对应的目标函数;所述目标函数用于建立所述目标结晶界面中目标网格面的温度和所述目标网格面的三维坐标之间的关联关系;

计算所述目标函数在所述三维直角坐标系的坐标轴方向上的方向导数;所述方向导数用于反映所述目标网格面的温度在所述三维直角坐标系的坐标轴方向上的温度梯度;

根据所述目标网格面在所述三维直角坐标系下的三维坐标和所述方向导数,确定所述目标网格面的温度变化因子;所述温度变化因子用于反映所述目标网格面在平行于第二平面的温度梯度方向上的热流密度相对于所述目标网格面在所述三维直角坐标系的z轴方向上热流密度的变化程度,所述目标结晶界面的变形程度与所述目标网格面在平行于所述第二平面的温度梯度方向上的热流密度和所述目标网格面在z轴方向上的热流密度之比正相关;所述第二平面为所述三维直角坐标系的x轴和y轴构成的平面;

根据各个所述目标网格面的温度变化因子,确定所述目标结晶界面的变形程度。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述目标函数为所述目标结晶界面对应的温度场函数;所述计算所述目标函数在所述三维直角坐标系的坐标轴方向上的方向导数,包括:计算所述温度场函数在所述三维直角坐标系的x轴方向上的第一方向导数;

计算所述温度场函数在所述三维直角坐标系的y轴方向上的第二方向导数;

计算所述温度场函数在所述三维直角坐标系的z轴方向上的第三方向导数;

将所述第一方向导数、所述第二方向导数和所述第三方向导数确定为所述目标函数在所述三维直角坐标系的坐标轴方向上的方向导数。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述目标网格面在所述三维直角坐标系下的三维坐标和所述方向导数,确定所述目标网格面的温度变化因子,包括:根据所述目标网格面在所述三维直角坐标系下的三维坐标和所述方向导数,确定所述目标网格面的温度变化因子,所述目标网格面的温度变化因子为:其中,U表示所述温度变化因子;(x0,y0,z0)表示所述三维坐标; 表示所述第一方向导数; 表示所述第二方向导数; 表示所述第三方向导数。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述温度场,确定所述目标结晶界面对应的目标函数,包括:根据所述温度场,获取所述目标网格面的温度;

在所述目标结晶界面中各个目标网格面的温度均匀的情况下,根据所述温度场确定所述目标结晶界面在所述三维直角坐标系中的z轴坐标相对于x轴坐标和y轴坐标的函数;

将所述目标结晶界面在所述三维直角坐标系中的z轴坐标相对于x轴坐标和y轴坐标的函数确定为所述目标结晶界面对应的目标函数。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述计算所述目标函数在所述三维直角坐标系的坐标轴方向上的方向导数,包括:计算所述目标函数在所述三维直角坐标系的x轴方向上的第四方向导数;

计算所述目标函数在所述三维直角坐标系的y轴方向上的第五方向导数;

将所述第四方向导数和所述第五方向导数确定为所述目标函数在所述三维直角坐标系的坐标轴方向上的方向导数。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述根据所述目标网格面在所述三维直角坐标系下的三维坐标和所述方向导数,确定所述目标网格面的温度变化因子,包括:根据所述目标网格面在所述三维直角坐标系下的三维坐标和所述方向导数,确定所述目标网格面的温度变化因子,所述目标网格面的温度变化因子为:其中, 表示所述第四方向导数; 表示所述第五方向导数。

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据各个所述目标网格面的温度变化因子,确定所述目标结晶界面的变形程度,包括:根据所述温度变化因子,确定所述目标结晶界面的热场均匀性评价结果;

根据所述热场均匀性评价结果,确定所述目标结晶界面的变形程度。

8.一种导模法生长氧化镓晶体界面优化方法,其特征在于,所述方法包括:获取通过权利要求1至7中任一项所述的导模法生长氧化镓晶体界面变形程度确定方法确定的目标结晶界面的变形程度;所述目标结晶界面为从目标计算域中确定的结晶界面;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,所述目标几何模型为根据晶体生长炉和利用所述晶体生长炉通过导模法生长的氧化镓晶体在三维直角坐标系下建立的三维几何模型,所述目标结晶界面为所述氧化镓晶体和所述氧化镓晶体对应的熔体之间的三维非轴对称结晶界面;

根据所述目标结晶界面的变形程度,在所述晶体生长炉中设置热阻结构,以利用所述热阻结构对所述目标结晶界面进行优化;

其中,所述热阻结构设置于所述氧化镓晶体的最低点所在的第一平面的上方,所述第一平面与所述三维直角坐标系的x轴和y轴构成的第二平面平行;所述热阻结构为平行于所述第一平面的板状结构,用于阻挡所述晶体生长炉在所述x轴方向和/或所述y轴方向上传热。

9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述根据所述目标结晶界面的变形程度,在所述晶体生长炉中设置热阻结构,包括:在所述目标结晶界面的变形程度大于第一变形阈值的情况下,获取所述目标结晶界面的变形程度与所述第一变形阈值之间的第一差值;

根据所述第一差值,确定热阻结构的目标厚度;

在所述晶体生长炉中设置所述目标厚度的热阻结构。

10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述根据所述目标结晶界面的变形程度,在所述晶体生长炉中设置热阻结构,包括:在所述目标结晶界面的变形程度大于第一变形阈值的情况下,获取所述目标结晶界面的变形程度与所述第一变形阈值之间的第一差值;

根据所述第一差值,确定热阻结构与所述第一平面之间的距离;

根据所述热阻结构与所述第一平面之间的距离,在所述晶体生长炉中设置热阻结构。