【衬底论文】采用EFG法对氧化镓进行多物理场全流程模拟

        由武汉大学的研究团队在学术期刊 Journal of the American Ceramic Society 发布了一篇名为Multiphysical field full-process simulation of gallium oxide with EFG approach（采用 EFG 法对氧化镓进行多物理场全流程模拟）的文章。

摘要

        超宽禁带半导体材料β-氧化镓（β-Ga₂O₃）是下一代功率电子器件的关键材料，但其单晶生长质量目前限制了其更广泛的应用。本研究针对氧化镓（β-Ga₂O₃）单晶的边缘限定薄膜馈送生长（EFG）工艺进行模拟与分析，设计了生长炉内的热场，并通过多物理场全流程仿真确定合适的晶体生长条件，旨在优化晶体质量。通过引入体积力和洛伦兹力，对坩埚内的固-液相变和温度分布进行了全面分析。基于两相流方法，得出晶体输运过程中毛细间隙宽度的最优值为 0.5 mm。利用等效圆模型详细分析了弯月面的结构与热场特性，确定弯月面高度的最佳范围为 0.90–2.94 mm。最后，通过对比优化前后的 EFG 生长工艺，评估了晶体质量的提升。结果表明，基于本研究提出的全流程仿真优化方案，晶体质量显著改善。该研究为 β-Ga₂O₃ 及相关材料的 EFG 系统设计与优化提供了开创性思路和策略。

原文链接：

https://doi.org/10.1111/jace.20421