Виртуальный Реактор (SiC) 4.8

Рис. 1. Эволюция формы кристалла и депозитов Рис. 2. Эволюция формы кристалла

Виртуальный Реактор (SiC) позволяет предсказывать изменение формы растущего кристалла и свойств порошка-источника в процессе сублимационного роста. Применение современных методов математического моделирования теплопереноса в ростовой системе, сопряженного с конвективным переносом, гетерогенной химией и многокомпонентной диффузией в ростовой ячейке и порошке, позволяет решать широкий круг технологических задач, возникающих при выращивании объемных кристаллов. Подробное рассмотрение соответствующих модулей программы Виртуальный Реактор (SiC) приведено ниже.

Часть 1: Моделирование теплообмена

Моделирование глобального теплообмена в системах для выращивани кристаллов SiC. Включает решение следующих задач:

• Высокочастотный нагрев. Производится расчет джоулевых источников тепла при высокочастотном нагреве в результате решени уравнений Максвелла.
• Перенос тепла теплопроводностью в твердых телах и газовых областях. Коэффициент теплопроводности используемых материалов может быть задан в виде температурной зависимости. Поддерживаетс анизотропная теплопроводность твердых материалов.
• Теплоперенос в порошке SiC. Производится расчет эффективного коэффициента теплопроводности на основе данных о геометрических параметрах порошка (пористость и размер гранул).
• Лучистый и конвективный теплообмен в газовых областях. Для расчета переноса излучения используется метод конфигурационных коэффициентов. Твердые блоки предполагаются непрозрачными.

Расчет термоупругих напряжений в кристалле. Производится оценка плотности дислокаций скольжения в кристалле в предположении полной релаксации напряжений за счет пластической деформации.

Визуализация полученных результатов.

Поставка программного обеспечения включает в себя базу данных со свойствами материалов, документацию пользователя, систему контекстной помощи и файлы с примерами расчетов.

Часть 2: Моделирование массопереноса

Моделирование массопереноса в газовой области между источником и подложкой. Рассматриваются следующие задачи:

• Многокомпонентная диффузия активных компонент (Si, Si2C и SiC2) в присутствии газа носителя.
• Течение многокомпонентной смеси.

Определение полного давления пара внутри замкнутого или неплотно закрытого ростового тигля.

Поддерживаются следующие граничные условия для задачи массопереноса:

• Химически активные поверхности кристалла и графитового тигля. Для описания массообмена между паром и твердыми телами используется квазитермодинамический подход.
• Химически активные стенки пористого графитового тигля, сквозь которые допускается утечка паров из ростовой камеры.
• Тонкие щели в местах контакта элементов тигля, через которые допускается утечка паров из ростовой камеры.
• Входные (с заданными составом пара и скоростью потока) и выходные отверстия.

Эволюция формы кристалла в процессе роста, описываемая в рамках квазистационарного подхода.

Предсказание формирования поликристаллического SiC депозита на стенках тигля. Отслеживаются эволюция формы депозита в течение процесса роста и его влияние на растущий кристалл.

Моделирование массопереноса в порошковой засыпке. Модель включает в себя систему уравнений массопереноса, описывающих химические реакции на поверхностях гранул и графитизацию гранул в процессе роста. Поддерживается независимое задание различных начальных свойств порошка в различных областях источника.

Эволюция порошка в процессе роста, включая предсказание параметров порошка во времени (распределение пористости, размера гранул и степени графитизации).

Визуализация полученных результатов.

Поставка программного обеспечения включает в себя базу данных со свойствами материалов, документацию пользователя, систему контекстной помощи и файлы с примерами расчетов.

Часть 3: Дополнительные модули, которые могут быть встроены в базовую версию

Модуль учета огранки растущего материала

По запросу покупателя, к модулю массопереноса может быть добавлен учет огранки растущего кристалла.

Модуль анализа динамики дислокаций.

По запросу покупателя, к базовой версии может быть добавлен модуль для анализа распространения проникающих дислокаций в {1010}<1210> и {1010}<0001> системах скольжения. Распространение проникающих дислокаций анализируется в ходе отдельного расчета, проводимого по окончании моделирования процесса роста, при этом используется информаци о последовательных формах кристалла. Данный модуль позволяет получать как планарное распространение дислокаций из затравочного кристалла в выбранном вертикальном сечении кристалла, так и отображение выходов дислокаций (mapping) на последовательности горизонтальных срезов.