宽禁带半导体材料碳化硅(SiC)凭借着其高击穿场强、高热导率、耐高温、高化学稳定性和抗辐射等优异性能,在电力电子器件领域尤其是高温、高频、高功率等应用场景下有着巨大潜力.大尺寸、高质量、低成本的单晶SiC的制备是SiC相关半导体产品规模化应用的前提.顶部籽晶溶液生长(TSSG)法生长的单晶SiC有着晶体质量高、易扩径、易p型掺杂等优势,有望成为制备单晶SiC的主流方法.但目前由于该方法涉及的生长机理复杂,研究者对其内部机理的理解还不够充分,难以对TSSG生长设备和方法进行有效的改进与优化.利用计算机对TSSG法生长单晶SiC生长过程进行数值模拟被认为是对其内部机理探究的有效途径之一.本文首先回顾了TSSG法生长单晶SiC和相关数值模拟分析的发展历程,介绍了TSSG法生长单晶SiC和数值模拟的基本原理,然后介绍了数值模拟方法计算分析TSSG法生长单晶SiC模型涉及的主要模块、影响单晶生长的主要因素(如马兰戈尼力、浮力、电磁力等),以及对数值模型的优化方法.最后,指出了数值模拟方法计算分析TSSG法生长单晶SiC在未来的重点研究方向.
隋占仁;徐凌波;崔灿;王蓉;杨德仁;皮孝东;韩学峰
浙江理工大学物理系,浙江省光场调控技术重点实验室,杭州 310018||浙江大学杭州国际科创中心,浙江省宽禁带半导体重点实验室,杭州 311200浙江理工大学物理系,浙江省光场调控技术重点实验室,杭州 310018浙江大学杭州国际科创中心,浙江省宽禁带半导体重点实验室,杭州 311200||浙江大学材料科学与工程学院,硅材料国家重点实验室,杭州 310027
物理学
宽禁带半导体;碳化硅;顶部籽晶溶液生长法;数值模拟;有限元;晶体生长;机器学习
wide bandgap semiconductor;silicon carbide;top-seeded solution growth;numerical simulation;finite element;crystal growth;machine learning
《人工晶体学报》 2023 (006)
1067-1085 / 19
国家自然科学基金面上项目(61721005);国家自然科学基金青年科学基金(52202189);浙江省"尖兵""领雁"研发攻关计划(2022C01021,2023C01010)
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