[发明专利]低成本稀土晶体的生长工艺中提拉生长速率的计算方法和计算系统

摘要

本发明提供了稀土晶体生长工艺中提拉生长速率的计算方法和计算系统，本发明从稀土晶体生长的根本出发，针对晶体生长的机理不清晰，缺乏对多尺度生长过程的有效控制的现状，认为生长控制系统之中缺少前端理论设计功能，从而延长了生长技术的周期，增加了稀土晶体生长的前期投入。本发明从稀土晶体的生长机理入手，提出了稀土晶体生长工艺中提拉生长速率的计算方法和计算系统，结合实际生长中的温度梯度，计算不同尺寸区间的生长速度，解决了稀土晶体生长技术设计周期长、生长参数需要反复优化等问题，尤其是大尺寸稀土晶体在上述方面存在的问题。

主权项

稀土晶体生长工艺中提拉生长速率的计算方法，其特征在于，包括以下步骤，1)依据结晶生长的化学键合理论，参照式(I)，计算稀土晶体的各向异性相对生长速率，再得到模拟的稀土晶体的热力学生长形态；其中，Ruvw为晶体沿[uvw]方向的相对生长速率；K为速率常数；为沿[uvw]方向生长的化学键合能；Auvw为生长基元沿[uvw]方向的投影面积；duvw为晶体沿[uvw]方向的台阶高度；2)基于上述步骤得到的模拟的稀土晶体的热力学生长形态，确定优势提拉生长方向；3)根据上述步骤得到的模拟的稀土晶体的热力学生长形态和优势提拉生长方向，确定沿径向方向的生长界面处的各向异性化学键合结构；4)基于之前的生长过程数据，统计稀土晶体的熔体中心和距离熔体中心多个不同位置的熔体温度，测算径向温度梯度；基于之前的生长过程数据，统计稀土晶体的熔体中心和垂直距离熔体中心多个不同位置的环境温度，测算轴向温度梯度；5)依据传质方程，参照式(II)，计算得到晶体生长过程中的各向同性传质决定的扩散速率；Mmelt＝4πr2Nmelt,r|R           式(II)，其中，Mmelt是单位之间内熔体减少的量，Nmelt,r|R是半径R处熔体的传质通量，r是生长界面沿径向到晶体中心的距离；6)整合稀土晶体的各向异性相对生长速率和各向同性传质决定的扩散速率，再结合步骤4)得到的数值进行校正，计算得到稀土晶体生长工艺过程中各个尺寸区间的提拉生长速率。