SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ కోసం థర్మల్ ఫీల్డ్ డిజైన్

1 SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఎక్విప్‌మెంట్‌లో థర్మల్ ఫీల్డ్ డిజైన్ యొక్క ప్రాముఖ్యత

SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ అనేది ఒక ముఖ్యమైన సెమీకండక్టర్ పదార్థం, ఇది పవర్ ఎలక్ట్రానిక్స్, ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు అధిక-ఉష్ణోగ్రత అనువర్తనాల్లో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. థర్మల్ ఫీల్డ్ డిజైన్ క్రిస్టల్ యొక్క స్ఫటికీకరణ ప్రవర్తన, ఏకరూపత మరియు అశుద్ధత నియంత్రణను నేరుగా ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ పరికరాల పనితీరు మరియు అవుట్‌పుట్‌పై నిర్ణయాత్మక ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది. SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ యొక్క నాణ్యత నేరుగా పరికరం తయారీలో దాని పనితీరు మరియు విశ్వసనీయతను ప్రభావితం చేస్తుంది. థర్మల్ ఫీల్డ్‌ను హేతుబద్ధంగా రూపొందించడం ద్వారా, క్రిస్టల్ పెరుగుదల సమయంలో ఉష్ణోగ్రత పంపిణీ యొక్క ఏకరూపతను సాధించవచ్చు, క్రిస్టల్‌లోని ఉష్ణ ఒత్తిడి మరియు ఉష్ణ ప్రవణతను నివారించవచ్చు, తద్వారా క్రిస్టల్ లోపాలు ఏర్పడే రేటును తగ్గించవచ్చు. ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన థర్మల్ ఫీల్డ్ డిజైన్ క్రిస్టల్ ముఖ నాణ్యత మరియు స్ఫటికీకరణ రేటును మెరుగుపరుస్తుంది, క్రిస్టల్ యొక్క నిర్మాణ సమగ్రత మరియు రసాయన స్వచ్ఛతను మరింత మెరుగుపరుస్తుంది మరియు పెరిగిన SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ మంచి విద్యుత్ మరియు ఆప్టికల్ లక్షణాలను కలిగి ఉండేలా చేస్తుంది.

SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ వృద్ధి రేటు నేరుగా ఉత్పత్తి వ్యయం మరియు సామర్థ్యాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది. థర్మల్ ఫీల్డ్‌ను హేతుబద్ధంగా రూపొందించడం ద్వారా, స్ఫటిక వృద్ధి ప్రక్రియలో ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత మరియు ఉష్ణ ప్రవాహ పంపిణీని ఆప్టిమైజ్ చేయవచ్చు మరియు క్రిస్టల్ వృద్ధి రేటు మరియు వృద్ధి ప్రాంతం యొక్క ప్రభావవంతమైన వినియోగ రేటును మెరుగుపరచవచ్చు. థర్మల్ ఫీల్డ్ డిజైన్ వృద్ధి ప్రక్రియలో శక్తి నష్టాన్ని మరియు పదార్థ వ్యర్థాలను కూడా తగ్గిస్తుంది, ఉత్పత్తి వ్యయాలను తగ్గిస్తుంది మరియు ఉత్పత్తి సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది, తద్వారా SiC సింగిల్ స్ఫటికాల ఉత్పత్తిని పెంచుతుంది. SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ పరికరాలకు సాధారణంగా పెద్ద మొత్తంలో శక్తి సరఫరా మరియు శీతలీకరణ వ్యవస్థ అవసరమవుతుంది మరియు థర్మల్ ఫీల్డ్‌ను హేతుబద్ధంగా రూపొందించడం వలన శక్తి వినియోగాన్ని తగ్గించవచ్చు, శక్తి వినియోగం మరియు పర్యావరణ ఉద్గారాలను తగ్గించవచ్చు. థర్మల్ ఫీల్డ్ స్ట్రక్చర్ మరియు హీట్ ఫ్లో మార్గాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయడం ద్వారా, శక్తిని గరిష్టం చేయవచ్చు మరియు శక్తి సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి మరియు పర్యావరణంపై ప్రతికూల ప్రభావాలను తగ్గించడానికి వ్యర్థ వేడిని రీసైకిల్ చేయవచ్చు.

2 SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ పరికరాల థర్మల్ ఫీల్డ్ డిజైన్‌లో ఇబ్బందులు

2.1 పదార్థాల ఉష్ణ వాహకత యొక్క ఏకరూపత లేదు

SiC చాలా ముఖ్యమైన సెమీకండక్టర్ పదార్థం. దీని ఉష్ణ వాహకత అధిక ఉష్ణోగ్రత స్థిరత్వం మరియు అద్భుతమైన ఉష్ణ వాహకత యొక్క లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది, అయితే దాని ఉష్ణ వాహకత పంపిణీకి నిర్దిష్ట ఏకరూపత లేదు. SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ పెరుగుదల ప్రక్రియలో, క్రిస్టల్ పెరుగుదల యొక్క ఏకరూపత మరియు నాణ్యతను నిర్ధారించడానికి, థర్మల్ ఫీల్డ్ ఖచ్చితంగా నియంత్రించబడాలి. SiC పదార్థాల యొక్క ఉష్ణ వాహకత యొక్క ఏకరూపత థర్మల్ ఫీల్డ్ పంపిణీ యొక్క అస్థిరతకు దారి తీస్తుంది, ఇది క్రిస్టల్ పెరుగుదల యొక్క ఏకరూపత మరియు నాణ్యతను ప్రభావితం చేస్తుంది. SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ పరికరాలు సాధారణంగా భౌతిక ఆవిరి నిక్షేపణ (PVT) పద్ధతిని లేదా గ్యాస్ ఫేజ్ రవాణా పద్ధతిని అవలంబిస్తాయి, దీనికి గ్రోత్ చాంబర్‌లో అధిక ఉష్ణోగ్రత వాతావరణాన్ని నిర్వహించడం మరియు ఉష్ణోగ్రత పంపిణీని ఖచ్చితంగా నియంత్రించడం ద్వారా క్రిస్టల్ పెరుగుదలను గ్రహించడం అవసరం. SiC మెటీరియల్స్ యొక్క ఉష్ణ వాహకత యొక్క ఏకరూపత గ్రోత్ చాంబర్‌లో ఏకరీతి కాని ఉష్ణోగ్రత పంపిణీకి దారి తీస్తుంది, తద్వారా క్రిస్టల్ పెరుగుదల ప్రక్రియను ప్రభావితం చేస్తుంది, ఇది క్రిస్టల్ లోపాలు లేదా ఏకరీతి కాని క్రిస్టల్ నాణ్యతకు కారణం కావచ్చు. SiC సింగిల్ స్ఫటికాల పెరుగుదల సమయంలో, ఉష్ణోగ్రత పంపిణీ యొక్క మారుతున్న చట్టాన్ని బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి మరియు అనుకరణ ఫలితాల ఆధారంగా డిజైన్‌ను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి థర్మల్ ఫీల్డ్ యొక్క త్రిమితీయ డైనమిక్ అనుకరణ మరియు విశ్లేషణను నిర్వహించడం అవసరం. SiC మెటీరియల్స్ యొక్క ఉష్ణ వాహకత యొక్క ఏకరూపత లేని కారణంగా, ఈ అనుకరణ విశ్లేషణలు నిర్దిష్ట స్థాయి లోపం ద్వారా ప్రభావితమవుతాయి, తద్వారా థర్మల్ ఫీల్డ్ యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణ మరియు ఆప్టిమైజేషన్ డిజైన్‌ను ప్రభావితం చేస్తుంది.

2.2 పరికరాలు లోపల ఉష్ణప్రసరణ నియంత్రణలో ఇబ్బంది

SiC సింగిల్ స్ఫటికాల పెరుగుదల సమయంలో, స్ఫటికాల ఏకరూపత మరియు స్వచ్ఛతను నిర్ధారించడానికి కఠినమైన ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణను నిర్వహించడం అవసరం. పరికరాల లోపల ఉష్ణప్రసరణ దృగ్విషయం ఉష్ణోగ్రత క్షేత్రం యొక్క ఏకరూపతకు కారణం కావచ్చు, తద్వారా స్ఫటికాల నాణ్యతను ప్రభావితం చేస్తుంది. ఉష్ణప్రసరణ సాధారణంగా ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతను ఏర్పరుస్తుంది, ఫలితంగా స్ఫటిక ఉపరితలంపై ఏకరీతి కాని నిర్మాణం ఏర్పడుతుంది, ఇది స్ఫటికాల పనితీరు మరియు అనువర్తనాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది. మంచి ఉష్ణప్రసరణ నియంత్రణ గ్యాస్ ప్రవాహ వేగం మరియు దిశను సర్దుబాటు చేస్తుంది, ఇది స్ఫటిక ఉపరితలం యొక్క ఏకరూపతను తగ్గించడానికి మరియు పెరుగుదల సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి సహాయపడుతుంది. పరికరాల లోపల సంక్లిష్టమైన రేఖాగణిత నిర్మాణం మరియు గ్యాస్ డైనమిక్స్ ప్రక్రియ ఉష్ణప్రసరణను ఖచ్చితంగా నియంత్రించడం చాలా కష్టతరం చేస్తుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రత వాతావరణం ఉష్ణ బదిలీ సామర్థ్యంలో తగ్గుదలకు దారి తీస్తుంది మరియు పరికరాల లోపల ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత ఏర్పడటానికి దారితీస్తుంది, తద్వారా క్రిస్టల్ పెరుగుదల యొక్క ఏకరూపత మరియు నాణ్యతను ప్రభావితం చేస్తుంది. కొన్ని తినివేయు వాయువులు పరికరాలు లోపల పదార్థాలు మరియు ఉష్ణ బదిలీ మూలకాలను ప్రభావితం చేయవచ్చు, తద్వారా ఉష్ణప్రసరణ యొక్క స్థిరత్వం మరియు నియంత్రణను ప్రభావితం చేస్తుంది. SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ పరికరాలు సాధారణంగా సంక్లిష్టమైన నిర్మాణం మరియు రేడియేషన్ హీట్ ట్రాన్స్‌ఫర్, కన్వెక్షన్ హీట్ ట్రాన్స్‌ఫర్ మరియు హీట్ కండక్షన్ వంటి బహుళ ఉష్ణ బదిలీ విధానాలను కలిగి ఉంటాయి. ఈ ఉష్ణ బదిలీ మెకానిజమ్‌లు ఒకదానితో ఒకటి జతచేయబడి, ఉష్ణప్రసరణ నియంత్రణను మరింత క్లిష్టతరం చేస్తాయి, ప్రత్యేకించి పరికరాల లోపల మల్టీఫేస్ ఫ్లో మరియు ఫేజ్ మార్పు ప్రక్రియలు ఉన్నప్పుడు, ఉష్ణప్రసరణను ఖచ్చితంగా మోడల్ చేయడం మరియు నియంత్రించడం చాలా కష్టం.

SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఎక్విప్‌మెంట్ యొక్క థర్మల్ ఫీల్డ్ డిజైన్ యొక్క 3 ముఖ్య అంశాలు

3.1 తాపన శక్తి పంపిణీ మరియు నియంత్రణ

థర్మల్ ఫీల్డ్ డిజైన్‌లో, స్ఫటిక పెరుగుదల యొక్క ప్రాసెస్ పారామితులు మరియు అవసరాలకు అనుగుణంగా తాపన శక్తి యొక్క పంపిణీ మోడ్ మరియు నియంత్రణ వ్యూహం నిర్ణయించబడాలి. SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ పరికరాలు వేడి చేయడానికి గ్రాఫైట్ హీటింగ్ రాడ్‌లు లేదా ఇండక్షన్ హీటర్‌లను ఉపయోగిస్తాయి. హీటర్ యొక్క లేఅవుట్ మరియు విద్యుత్ పంపిణీని రూపొందించడం ద్వారా థర్మల్ ఫీల్డ్ యొక్క ఏకరూపత మరియు స్థిరత్వం సాధించవచ్చు. SiC సింగిల్ స్ఫటికాల పెరుగుదల సమయంలో, ఉష్ణోగ్రత ఏకరూపత క్రిస్టల్ నాణ్యతపై ముఖ్యమైన ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. తాపన శక్తి యొక్క పంపిణీ థర్మల్ ఫీల్డ్‌లో ఉష్ణోగ్రత యొక్క ఏకరూపతను నిర్ధారించగలగాలి. సంఖ్యా అనుకరణ మరియు ప్రయోగాత్మక ధృవీకరణ ద్వారా, తాపన శక్తి మరియు ఉష్ణోగ్రత పంపిణీ మధ్య సంబంధాన్ని నిర్ణయించవచ్చు, ఆపై థర్మల్ ఫీల్డ్‌లో ఉష్ణోగ్రత పంపిణీని మరింత ఏకరీతిగా మరియు స్థిరంగా చేయడానికి తాపన శక్తి పంపిణీ పథకాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయవచ్చు. SiC సింగిల్ స్ఫటికాల పెరుగుదల సమయంలో, తాపన శక్తి యొక్క నియంత్రణ ఖచ్చితమైన నియంత్రణ మరియు ఉష్ణోగ్రత యొక్క స్థిరమైన నియంత్రణను సాధించగలగాలి. థర్మల్ ఫీల్డ్‌లో ఉష్ణోగ్రత యొక్క స్థిరత్వం మరియు ఏకరూపతను నిర్ధారించడానికి ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్‌ల ద్వారా అందించబడిన నిజ-సమయ ఉష్ణోగ్రత డేటా ఆధారంగా తాపన శక్తి యొక్క క్లోజ్డ్-లూప్ నియంత్రణను సాధించడానికి PID కంట్రోలర్ లేదా మసక కంట్రోలర్ వంటి స్వయంచాలక నియంత్రణ అల్గారిథమ్‌లను ఉపయోగించవచ్చు. SiC సింగిల్ స్ఫటికాల పెరుగుదల సమయంలో, తాపన శక్తి పరిమాణం నేరుగా క్రిస్టల్ వృద్ధి రేటును ప్రభావితం చేస్తుంది. తాపన శక్తి యొక్క నియంత్రణ క్రిస్టల్ వృద్ధి రేటు యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణను సాధించగలగాలి. తాపన శక్తి మరియు క్రిస్టల్ వృద్ధి రేటు మధ్య సంబంధాన్ని విశ్లేషించడం మరియు ప్రయోగాత్మకంగా ధృవీకరించడం ద్వారా, క్రిస్టల్ వృద్ధి రేటుపై ఖచ్చితమైన నియంత్రణను సాధించడానికి సహేతుకమైన తాపన శక్తి నియంత్రణ వ్యూహాన్ని నిర్ణయించవచ్చు. SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ పరికరాల ఆపరేషన్ సమయంలో, తాపన శక్తి యొక్క స్థిరత్వం క్రిస్టల్ పెరుగుదల నాణ్యతపై ముఖ్యమైన ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. తాపన శక్తి యొక్క స్థిరత్వం మరియు విశ్వసనీయతను నిర్ధారించడానికి స్థిరమైన మరియు నమ్మదగిన తాపన పరికరాలు మరియు నియంత్రణ వ్యవస్థలు అవసరం. పరికరాల సాధారణ ఆపరేషన్ మరియు తాపన శక్తి యొక్క స్థిరమైన అవుట్‌పుట్‌ను నిర్ధారించడానికి తాపన పరికరాలలో లోపాలు మరియు సమస్యలను సకాలంలో కనుగొని పరిష్కరించడానికి తాపన పరికరాలను క్రమం తప్పకుండా నిర్వహించడం మరియు సేవ చేయడం అవసరం. తాపన శక్తి పంపిణీ పథకాన్ని హేతుబద్ధంగా రూపొందించడం ద్వారా, తాపన శక్తి మరియు ఉష్ణోగ్రత పంపిణీ మధ్య సంబంధాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకోవడం, తాపన శక్తి యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణను గ్రహించడం మరియు తాపన శక్తి యొక్క స్థిరత్వం మరియు విశ్వసనీయతను నిర్ధారించడం ద్వారా, SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ పరికరాల వృద్ధి సామర్థ్యం మరియు క్రిస్టల్ నాణ్యత సమర్థవంతంగా మెరుగుపరచబడింది మరియు SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ టెక్నాలజీ యొక్క పురోగతి మరియు అభివృద్ధిని ప్రోత్సహించవచ్చు.

3.2 ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ వ్యవస్థ రూపకల్పన మరియు సర్దుబాటు

ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ వ్యవస్థను రూపొందించే ముందు, ఉష్ణోగ్రత క్షేత్రం పంపిణీని పొందేందుకు SiC సింగిల్ స్ఫటికాల పెరుగుదల సమయంలో ఉష్ణ వాహకత, ఉష్ణప్రసరణ మరియు రేడియేషన్ వంటి ఉష్ణ బదిలీ ప్రక్రియలను అనుకరించడానికి మరియు లెక్కించడానికి సంఖ్యా అనుకరణ విశ్లేషణ అవసరం. ప్రయోగాత్మక ధృవీకరణ ద్వారా, హీటింగ్ పవర్, హీటింగ్ ఏరియా లేఅవుట్ మరియు టెంపరేచర్ సెన్సర్ లొకేషన్ వంటి ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ వ్యవస్థ యొక్క డిజైన్ పారామితులను గుర్తించడానికి సంఖ్యా అనుకరణ ఫలితాలు సరిచేయబడతాయి మరియు సర్దుబాటు చేయబడతాయి. SiC సింగిల్ స్ఫటికాల పెరుగుదల సమయంలో, రెసిస్టెన్స్ హీటింగ్ లేదా ఇండక్షన్ హీటింగ్ సాధారణంగా వేడి చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. తగిన హీటింగ్ ఎలిమెంట్‌ను ఎంచుకోవడం అవసరం. రెసిస్టెన్స్ హీటింగ్ కోసం, అధిక-ఉష్ణోగ్రత నిరోధక వైర్ లేదా రెసిస్టెన్స్ ఫర్నేస్‌ను హీటింగ్ ఎలిమెంట్‌గా ఎంచుకోవచ్చు; ఇండక్షన్ హీటింగ్ కోసం, తగిన ఇండక్షన్ హీటింగ్ కాయిల్ లేదా ఇండక్షన్ హీటింగ్ ప్లేట్ ఎంచుకోవాలి. హీటింగ్ ఎలిమెంట్‌ను ఎంచుకున్నప్పుడు, తాపన సామర్థ్యం, ​​తాపన ఏకరూపత, అధిక ఉష్ణోగ్రత నిరోధకత మరియు థర్మల్ ఫీల్డ్ స్థిరత్వంపై ప్రభావం వంటి అంశాలను పరిగణనలోకి తీసుకోవడం అవసరం. ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ వ్యవస్థ రూపకల్పన ఉష్ణోగ్రత యొక్క స్థిరత్వం మరియు ఏకరూపతను మాత్రమే కాకుండా, ఉష్ణోగ్రత సర్దుబాటు ఖచ్చితత్వం మరియు ప్రతిస్పందన వేగాన్ని కూడా పరిగణనలోకి తీసుకోవడం అవసరం. ఉష్ణోగ్రత యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణ మరియు సర్దుబాటును సాధించడానికి PID నియంత్రణ, మసక నియంత్రణ లేదా న్యూరల్ నెట్‌వర్క్ నియంత్రణ వంటి సహేతుకమైన ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ వ్యూహాన్ని రూపొందించడం అవసరం. మొత్తం థర్మల్ ఫీల్డ్ యొక్క ఏకరీతి మరియు స్థిరమైన ఉష్ణోగ్రత పంపిణీని నిర్ధారించడానికి బహుళ-పాయింట్ లింకేజ్ సర్దుబాటు, స్థానిక పరిహారం సర్దుబాటు లేదా ఫీడ్‌బ్యాక్ సర్దుబాటు వంటి తగిన ఉష్ణోగ్రత సర్దుబాటు పథకాన్ని రూపొందించడం కూడా అవసరం. SiC సింగిల్ స్ఫటికాల పెరుగుదల సమయంలో ఉష్ణోగ్రత యొక్క ఖచ్చితమైన పర్యవేక్షణ మరియు నియంత్రణను గ్రహించడానికి, అధునాతన ఉష్ణోగ్రత సెన్సింగ్ టెక్నాలజీ మరియు కంట్రోలర్ పరికరాలను అనుసరించడం అవసరం. ప్రతి ప్రాంతంలోని ఉష్ణోగ్రత మార్పులను నిజ సమయంలో పర్యవేక్షించడానికి మీరు థర్మోకపుల్స్, థర్మల్ రెసిస్టర్‌లు లేదా ఇన్‌ఫ్రారెడ్ థర్మామీటర్‌ల వంటి అధిక-నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్‌లను ఎంచుకోవచ్చు మరియు PLC కంట్రోలర్ (Figure 1 చూడండి) లేదా DSP కంట్రోలర్ వంటి అధిక-పనితీరు గల ఉష్ణోగ్రత నియంత్రిక పరికరాలను ఎంచుకోవచ్చు. , హీటింగ్ ఎలిమెంట్స్ యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణ మరియు సర్దుబాటు సాధించడానికి. సంఖ్యా అనుకరణ మరియు ప్రయోగాత్మక ధృవీకరణ పద్ధతుల ఆధారంగా డిజైన్ పారామితులను నిర్ణయించడం, తగిన హీటింగ్ పద్ధతులు మరియు హీటింగ్ ఎలిమెంట్‌లను ఎంచుకోవడం, సహేతుకమైన ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ వ్యూహాలు మరియు సర్దుబాటు పథకాలను రూపొందించడం మరియు అధునాతన ఉష్ణోగ్రత సెన్సింగ్ టెక్నాలజీ మరియు కంట్రోలర్ పరికరాలను ఉపయోగించడం ద్వారా, మీరు ఖచ్చితమైన నియంత్రణ మరియు సర్దుబాటును సమర్థవంతంగా సాధించవచ్చు. SiC సింగిల్ స్ఫటికాల పెరుగుదల సమయంలో ఉష్ణోగ్రత, మరియు ఒకే స్ఫటికాల నాణ్యత మరియు దిగుబడిని మెరుగుపరుస్తుంది.

3.3 కంప్యూటేషనల్ ఫ్లూయిడ్ డైనమిక్స్ సిమ్యులేషన్

గణన ద్రవ డైనమిక్స్ (CFD) అనుకరణకు ఖచ్చితమైన నమూనాను ఏర్పాటు చేయడం ఆధారం. SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఎక్విప్‌మెంట్ సాధారణంగా గ్రాఫైట్ ఫర్నేస్, ఇండక్షన్ హీటింగ్ సిస్టమ్, క్రూసిబుల్, ప్రొటెక్టివ్ గ్యాస్ మొదలైన వాటితో కూడి ఉంటుంది. మోడలింగ్ ప్రక్రియలో, కొలిమి నిర్మాణం యొక్క సంక్లిష్టత, తాపన పద్ధతి యొక్క లక్షణాలను పరిగణనలోకి తీసుకోవడం అవసరం. , మరియు ప్రవాహ క్షేత్రంపై పదార్థ కదలిక ప్రభావం. కొలిమి, క్రూసిబుల్, ఇండక్షన్ కాయిల్ మొదలైన వాటి యొక్క రేఖాగణిత ఆకృతులను ఖచ్చితంగా పునర్నిర్మించడానికి త్రీ-డైమెన్షనల్ మోడలింగ్ ఉపయోగించబడుతుంది మరియు థర్మల్ ఫిజికల్ పారామితులు మరియు హీటింగ్ పవర్ మరియు గ్యాస్ ఫ్లో రేట్ వంటి పదార్థం యొక్క సరిహద్దు పరిస్థితులను పరిగణనలోకి తీసుకుంటుంది.

CFD అనుకరణలో, సాధారణంగా ఉపయోగించే సంఖ్యా పద్ధతులలో పరిమిత వాల్యూమ్ పద్ధతి (FVM) మరియు పరిమిత మూలకం పద్ధతి (FEM) ఉన్నాయి. SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ పరికరాల లక్షణాల దృష్ట్యా, FVM పద్ధతి సాధారణంగా ద్రవ ప్రవాహాన్ని మరియు ఉష్ణ వాహక సమీకరణాలను పరిష్కరించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. మెషింగ్ పరంగా, అనుకరణ ఫలితాల ఖచ్చితత్వాన్ని నిర్ధారించడానికి గ్రాఫైట్ క్రూసిబుల్ ఉపరితలం మరియు సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఏరియా వంటి కీలక ప్రాంతాలను ఉపవిభజన చేయడంపై శ్రద్ధ చూపడం అవసరం. SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ వృద్ధి ప్రక్రియలో ఉష్ణ వాహకత, రేడియేషన్ ఉష్ణ బదిలీ, ద్రవ కదలిక మొదలైన అనేక రకాల భౌతిక ప్రక్రియలు ఉంటాయి. వాస్తవ పరిస్థితి ప్రకారం, అనుకరణ కోసం తగిన భౌతిక నమూనాలు మరియు సరిహద్దు పరిస్థితులు ఎంపిక చేయబడతాయి. ఉదాహరణకు, గ్రాఫైట్ క్రూసిబుల్ మరియు SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ మధ్య ఉష్ణ వాహకత మరియు రేడియేషన్ ఉష్ణ బదిలీని పరిగణనలోకి తీసుకుని, తగిన ఉష్ణ బదిలీ సరిహద్దు పరిస్థితులను సెట్ చేయాలి; ద్రవ కదలికపై ఇండక్షన్ హీటింగ్ ప్రభావాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, ఇండక్షన్ హీటింగ్ పవర్ యొక్క సరిహద్దు పరిస్థితులను పరిగణనలోకి తీసుకోవడం అవసరం.

CFD అనుకరణకు ముందు, అనుకరణ సమయ దశ, కన్వర్జెన్స్ ప్రమాణాలు మరియు ఇతర పారామితులను సెట్ చేయడం మరియు గణనలను నిర్వహించడం అవసరం. అనుకరణ ప్రక్రియ సమయంలో, అనుకరణ ఫలితాల స్థిరత్వం మరియు కలయికను నిర్ధారించడానికి పారామితులను నిరంతరం సర్దుబాటు చేయడం అవసరం మరియు తదుపరి విశ్లేషణ మరియు ఆప్టిమైజేషన్ కోసం ఉష్ణోగ్రత క్షేత్ర పంపిణీ, ద్రవ వేగం పంపిణీ మొదలైన అనుకరణ ఫలితాలను పోస్ట్-ప్రాసెస్ చేయడం అవసరం. . ఉష్ణోగ్రత క్షేత్ర పంపిణీ, సింగిల్ క్రిస్టల్ నాణ్యత మరియు వాస్తవ వృద్ధి ప్రక్రియలోని ఇతర డేటాతో పోల్చడం ద్వారా అనుకరణ ఫలితాల ఖచ్చితత్వం ధృవీకరించబడుతుంది. అనుకరణ ఫలితాల ప్రకారం, SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఎక్విప్‌మెంట్ యొక్క గ్రోత్ ఎఫిషియన్సీ మరియు సింగిల్ క్రిస్టల్ క్వాలిటీని మెరుగుపరచడానికి ఫర్నేస్ స్ట్రక్చర్, హీటింగ్ మెథడ్ మరియు ఇతర అంశాలు ఆప్టిమైజ్ చేయబడ్డాయి. SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఎక్విప్‌మెంట్ యొక్క థర్మల్ ఫీల్డ్ డిజైన్ యొక్క CFD సిమ్యులేషన్‌లో ఖచ్చితమైన నమూనాలను ఏర్పాటు చేయడం, తగిన సంఖ్యా పద్ధతులను ఎంచుకోవడం మరియు మెషింగ్, భౌతిక నమూనాలు మరియు సరిహద్దు పరిస్థితులను నిర్ణయించడం, అనుకరణ పారామితులను సెట్ చేయడం మరియు లెక్కించడం మరియు అనుకరణ ఫలితాలను ధృవీకరించడం మరియు అనుకూలీకరించడం వంటివి ఉంటాయి. శాస్త్రీయ మరియు సహేతుకమైన CFD అనుకరణ SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఎక్విప్‌మెంట్ రూపకల్పన మరియు ఆప్టిమైజేషన్ కోసం ముఖ్యమైన సూచనలను అందిస్తుంది మరియు వృద్ధి సామర్థ్యాన్ని మరియు సింగిల్ క్రిస్టల్ నాణ్యతను మెరుగుపరుస్తుంది.

3.4 ఫర్నేస్ నిర్మాణం డిజైన్

SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ పెరుగుదలకు అధిక ఉష్ణోగ్రత, రసాయన జడత్వం మరియు మంచి ఉష్ణ వాహకత అవసరమని పరిగణలోకి తీసుకుంటే, ఫర్నేస్ బాడీ మెటీరియల్‌ను సిలికాన్ కార్బైడ్ సెరామిక్స్ (SiC), గ్రాఫైట్ మొదలైన అధిక ఉష్ణోగ్రత మరియు తుప్పు-నిరోధక పదార్థాల నుండి ఎంచుకోవాలి. SiC పదార్థం అద్భుతమైనది. అధిక ఉష్ణోగ్రత స్థిరత్వం మరియు రసాయన జడత్వం, మరియు ఒక ఆదర్శ ఫర్నేస్ బాడీ మెటీరియల్. థర్మల్ రేడియేషన్ మరియు ఉష్ణ బదిలీ నిరోధకతను తగ్గించడానికి మరియు థర్మల్ ఫీల్డ్ స్థిరత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి కొలిమి శరీరం యొక్క అంతర్గత గోడ ఉపరితలం మృదువైన మరియు ఏకరీతిగా ఉండాలి. థర్మల్ ఒత్తిడి ఏకాగ్రత మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతను నివారించడానికి తక్కువ నిర్మాణ పొరలతో ఫర్నేస్ నిర్మాణాన్ని వీలైనంత సరళీకృతం చేయాలి. ఒక స్థూపాకార లేదా దీర్ఘచతురస్రాకార నిర్మాణం సాధారణంగా ఉష్ణ క్షేత్రం యొక్క ఏకరీతి పంపిణీ మరియు స్థిరత్వాన్ని సులభతరం చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. ఉష్ణోగ్రత ఏకరూపత మరియు ఉష్ణ క్షేత్ర స్థిరత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి మరియు ఒకే క్రిస్టల్ పెరుగుదల యొక్క నాణ్యత మరియు సామర్థ్యాన్ని నిర్ధారించడానికి హీటింగ్ కాయిల్స్ మరియు రెసిస్టర్‌లు వంటి సహాయక హీటింగ్ ఎలిమెంట్‌లు కొలిమి లోపల అమర్చబడి ఉంటాయి. సాధారణ తాపన పద్ధతులలో ఇండక్షన్ హీటింగ్, రెసిస్టెన్స్ హీటింగ్ మరియు రేడియేషన్ హీటింగ్ ఉన్నాయి. SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఎక్విప్‌మెంట్‌లో, ఇండక్షన్ హీటింగ్ మరియు రెసిస్టెన్స్ హీటింగ్ కలయిక తరచుగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఇండక్షన్ హీటింగ్ ప్రధానంగా ఉష్ణోగ్రత ఏకరూపత మరియు ఉష్ణ క్షేత్ర స్థిరత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి వేగవంతమైన వేడి కోసం ఉపయోగించబడుతుంది; పెరుగుదల ప్రక్రియ యొక్క స్థిరత్వాన్ని నిర్వహించడానికి స్థిరమైన ఉష్ణోగ్రత మరియు ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతను నిర్వహించడానికి ప్రతిఘటన తాపన ఉపయోగించబడుతుంది. రేడియేషన్ హీటింగ్ కొలిమి లోపల ఉష్ణోగ్రత ఏకరూపతను మెరుగుపరుస్తుంది, అయితే ఇది సాధారణంగా సహాయక తాపన పద్ధతిగా ఉపయోగించబడుతుంది.

4 ముగింపు

పవర్ ఎలక్ట్రానిక్స్, ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు ఇతర రంగాలలో SiC మెటీరియల్‌లకు పెరుగుతున్న డిమాండ్‌తో, SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధి శాస్త్రీయ మరియు సాంకేతిక ఆవిష్కరణలకు కీలకమైన ప్రాంతంగా మారుతుంది. SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రోత్ ఎక్విప్‌మెంట్ యొక్క ప్రధాన అంశంగా, థర్మల్ ఫీల్డ్ డిజైన్ విస్తృతమైన శ్రద్ధ మరియు లోతైన పరిశోధనను అందుకోవడం కొనసాగుతుంది. భవిష్యత్ అభివృద్ధి దిశలలో ఉత్పత్తి సామర్థ్యం మరియు సింగిల్ క్రిస్టల్ నాణ్యతను మెరుగుపరచడానికి థర్మల్ ఫీల్డ్ స్ట్రక్చర్ మరియు నియంత్రణ వ్యవస్థను మరింత ఆప్టిమైజ్ చేయడం; పరికరాల స్థిరత్వం మరియు మన్నికను మెరుగుపరచడానికి కొత్త పదార్థాలు మరియు ప్రాసెసింగ్ సాంకేతికతను అన్వేషించడం; మరియు స్వయంచాలక నియంత్రణ మరియు పరికరాల రిమోట్ పర్యవేక్షణను సాధించడానికి తెలివైన సాంకేతికతను సమగ్రపరచడం.