CN119272521B 液相法生长碳化硅的多场耦合网格划分方法、装置和产品 （西安交通大学）

液相法生长碳化硅的多场耦合网格划分方本申请提供了一种液相法生长碳化硅的多2按照最大计算网格总量，对所述几何模型进行计算网格划分，设置所述基于所述数值计算模型，模拟多个不同电磁感应加热频率下的电根据当前电磁感应加热频率，从所述厚度拟合曲线中确根据所述多组模拟结果，确定每组模拟结果中的目标网格厚度根据所述多组模拟结果所对应的所述目标网格厚度和电磁感应加热在所述拟合程度小于预设阈值的情况下，获取新一组模拟结果合程度大于或等于所述预设阈值，将所述初始厚度拟合曲线确定为所述目标厚度拟合曲根据所述碳浓度值，从固液界面处的硅熔体一侧的计算网确定过饱和度最大值处的计算网格与固液界面根据所述多组模拟结果所对应的所述目标浓度边界层网格厚度和电磁感应加热频率，;3将所述各个部件中计算网格的功率密度为部件外侧表面的功率密度的1/e处的计算网根据所述目标计算网格至部件外侧表面的距离，确定根据所述多组模拟结果所对应的各个部件所属区域的所述目标热量边界层网格厚度根据所述电流值以及每个部件的电导率，按照如下公式计算得到;根据所述电流值，计算硅熔体与坩埚交界区域的硅熔体一侧的各个根据所述硅熔体的各个计算网格的洛伦兹力的大小，确定所述模4根据所述多组模拟结果所对应的所述目标洛伦兹力边界层网格厚度和电磁感应加热获取新一组模拟结果所对应的所述目标网格厚度和电磁感应加热从所述初始厚度拟合曲线中，确定所述实际电磁感应加热频率所对应的预测网格厚根据所述预测网格厚度和所述实际网格厚度，计算所述初始厚度拟;9.一种液相法生长碳化硅的多场耦合网格划分模拟模块，用于基于所述数值计算模型，模拟多个不同电磁感应加热程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1_8中任一项所述的液相法生长碳5用电磁感应加热的方式为晶体生长过程提供热量，即利用电磁感应的方法使被加热的材料热作为加热方法在液相法生长系统中具有重要意义，液相法生长系统的温度场与热场决定晶体质量。[0008]基于所述数值计算模型，模拟多个不同电磁感应加热频率下的电磁感应加热过[0011]本申请实施例第二方面还提供了一种液相法生长碳化硅的多场耦合网格划分装6所述液相法生长碳化硅的多场耦合网格划分方法7[0023]图1是本申请实施例提供的液相法生长碳化硅的多场耦合网格划分方法的步骤流8[0036]在数值求解过程中，划分的计算网格数量会影响最终数信息采用建模软件对液相法生长碳化硅系统的结构进行几何建模，得到对应的几何模9壁面给一个固定温度C其余壁面为耦合壁面（界面两侧温度和热流密度相等硅熔体自[0055]此外，在熔体的自由表面（熔体与气体的交界面设置浓度的法向梯度为体—晶体区域满足的传热流动控制方程、几何模型中的气体区域满足的传热流动控制方程感应控制方程从而在模拟电磁感应加热过程时，加入铜线圈中的自感现象对热场的影0[0061]将所述各个部件的物性参数代入所述电磁感应加热过程和所述传热流动过程的pa表示固体材料的密度kg/m3；ce表k个不同组分应控制方程、传热流动控制方程和组分运输控制方程所得到的电磁感应加热过程的信息碳化硅中常用频率为1kHz_5kHz，多个不同电磁感应加热频率可以在该频率范围1kHz_5kHz并未对石墨坩埚与硅熔体交界面附近的网格做特[0089]步骤S203，确定过饱和度最大值处的计算网格与固液界面之间的距离为目标距过饱和度先增大后减小，在硅熔体区域籽晶下方硅熔体一侧肯定存在过饱和度的最大值为目标浓度边界层网格厚度，相较于现有技术中对于给定的边界层厚度取3层网格的技术0;[0131]具体的，对于获取到的多组模拟结果，在该步骤S501中包括了：执行步骤S201_S204，根据多组模拟结果（设数量为k生成目标浓度边界层网格厚度；执行步骤S301_S303，根据多组模拟结果（设数量为k生成目标热量边界层网格厚度；执行步骤S401_度拟合曲线和初始的洛伦兹力边界层厚度拟合曲线。具体的，步骤S502包括：执行步骤加热频率，采用四阶多项式拟合方法，生成初始的浓度边界层厚度拟合曲线；按照步骤S304，根据多组模拟结果所对应的各个部件所属区域的目标热量边界层网格厚度（步骤[0137]步骤S5031，获取新一组模拟结果所对应的所述目标网格厚度和电磁感应加热频即第k+1组模拟结果，并确定该第k+1组模拟结果中的目标网格厚度和电磁感应加热频率，厚度和电磁感应加热频率从而结合k+1组模拟结果中的数据，重新采用四阶多项式拟合直至拟合程度大于或等于预设阈值（例如0.999将合格的初始厚度拟合曲线确定为目标五层网格宽度均取为0.8mm（在液相法生长碳化硅模型实际计算时网格的与长宽比比大于网格厚度x=0.98mm，边界层处五层网格宽度均取为2mm。边界层网格设置为厚度逐渐增加突变。[0155]石墨坩埚区域的网格划分：根据图4可知，4kHz时石墨坩埚热量边界层厚度D2为厚度为4mm。取第一层网格厚度为xmm，第二层网格厚度为1.2xmm，第三层网格厚度为[0158]本申请实施例第二方面还提供了一种液相法生长碳化硅的多场耦合网格划分装[0174]根据所述多组模拟结果所对应的所述目标浓度边界层网格厚度和电磁感应加热[0180]根据每组所述模拟结果，确定所述几何模型中各个部件[0181]将所述各个部件中计算网格的功率密度为部件外侧表面的功率密度的1/e处的计[0183]根据所述多组模拟结果所对应的各个部件所属区域的所述目标热量边界层网格;[0193]根据所述多组模拟结果所对应的所述目标洛伦兹力边界层网格厚度和电磁感应该计算机程序/指令被处理器执行时实现如本申请实施例公开的液相法生长碳化硅的多场[0206]这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变