計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用2011年第17期Computer CD Software and Applications工程技術(shù)基于 FEMAG-CZ熱場(chǎng)仿真軟件的單晶爐熱場(chǎng)分析慶2,張婷曼(1西安理工晶體科技有限公司,西安710072西安理工大學(xué),西安710048;3.延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院,西安710100)摘要:基于 FEMAGSoft公司的EMAG-C乙熱場(chǎng)仿真軟件具有模擬提拉法生長單晶體的熱場(chǎng)仿真功能,提岀使用溫度梯度分析熱場(chǎng),通過仿真誣明熱場(chǎng)設(shè)計(jì)合理,滿足生長單晶棒的要求關(guān)健詞:EMAG-CZ熱場(chǎng)仿真軟件;溫度梯度;仿真中圖分類號(hào):TN304.053文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1007-9599(2011)17-0065-02Single Crystal Furnace Thermal FieldAnalysis on FEMAG-CZ Thermal Field Simulation SoftwareWang Qing", Zhang Tingman1. Xi'an Institute of Crystal Technology Co, Ltd. Xi'an 710077, China; 2. Xi'an University of Technology, Xi'an 710048, China3.Xi'an Innovation College of Yan'an University, Xi'an 710100, China)Abstract: FEMAGSoft company EMAG-CZ thermal field simulation software with a single crystal Czochralski methodsimulation of thermal field simulation, made using the temperature gradient thermal field, thermal field through the simulation showsdesigned to meet the growth requirements of single-crystal rodsKeywords: EMAG-CZ thermal field simulation software; Temperature gradient; SimulationFEMAG-Z熱場(chǎng)仿真軟件簡(jiǎn)介FEMAG-CZ是總部設(shè)在比利時(shí) Louvain-1a- Neuve的 FEMAGSoftlevtertacn Ionian開發(fā),該軟件以高科技軟件代碼為內(nèi)核的模擬提拉法生長單晶體的軟件,其在晶體生長領(lǐng)域具有全球領(lǐng)導(dǎo)者地位,且界面友好具有很好的兼容性。二、 FEMAG-CZ熱場(chǎng)仿真軟件的主要功能(一)熱傳遞分析熱傳遞模擬分析主要考慮:爐內(nèi)的輻射和傳導(dǎo)、熔體對(duì)流和圖3不同堝轉(zhuǎn)固液界面形狀爐內(nèi)氣體流量分析3=(二)熱應(yīng)力分析一般情況下,晶體位錯(cuò)的產(chǎn)生與晶體生長過程中熱應(yīng)力的變化有著密切的關(guān)系。該軟件可以進(jìn)行三維的非軸對(duì)稱和非各向同性溫度場(chǎng)熱應(yīng)力分析計(jì)算,可以提出對(duì)晶體總的剪切力預(yù)估?！拔弧钡漠a(chǎn)生是由于在晶體生長過程中,熱剪應(yīng)力超越臨界水平被稱為CRSS(臨界分剪應(yīng)力),而導(dǎo)致的塑性變形。圖1為不同圖4不同堝轉(zhuǎn)固液界位置晶相的CRSS圖在拉晶的過程中準(zhǔn)確預(yù)測(cè)固液界面同樣是一個(gè)關(guān)鍵問題。對(duì)于不同的坩堝旋轉(zhuǎn)速度和不同的提拉高度,其固液界面是不同的。如圖3、圖4所示在三種不同坩堝旋轉(zhuǎn)速度下界面形狀(黑白)8rpm時(shí),(藍(lán)色)10rpm時(shí),(紅色)12RPM時(shí))晶體頂端在不同位置時(shí)的界面形狀(六)加熱器功率預(yù)測(cè)圖1不同晶相CRSS圖(三)點(diǎn)缺陷預(yù)報(bào)1圖2中左圖為自裂縫點(diǎn)缺陷分布圖中間為空缺點(diǎn)缺陷分布圖圖5加熱功率預(yù)測(cè)右圖為帶有自裂縫和空缺點(diǎn)缺陷的分布圖利用軟件動(dòng)態(tài)仿真反算加熱功率對(duì)于生長合格晶體也是非常該軟件可以預(yù)知在晶體生長過程中的點(diǎn)缺陷(自裂縫和空必要的。如圖5可以容易的看出整個(gè)拉晶過程中功率的變化。缺),該仿真可以很好的預(yù)測(cè)在晶體生長過程中點(diǎn)缺陷的分部。(七)繪制溫度梯度(四)動(dòng)態(tài)仿真動(dòng)態(tài)仿真提供了對(duì)復(fù)雜幾何形狀對(duì)于時(shí)間演變的預(yù)測(cè)。該預(yù)測(cè)把發(fā)生在晶體生長和冷卻過程中所有瞬時(shí)的影響因素都考慮在內(nèi)。為了準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)晶體點(diǎn)缺陷和氧分,布動(dòng)態(tài)仿真尤其是不可中國煤化工或缺的。CNMHG(五)固液界面跟蹤圖6不同堝轉(zhuǎn)下溫度梯度曲線計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用工程技術(shù)Computer CD Software and Applications2011年第17期通過仿真,固液交界面的溫度梯度可以很方便的計(jì)算出來。中釋放的結(jié)晶潛熱以及溶體傳導(dǎo)給晶體的熱量帶走,這樣才能增這一結(jié)果對(duì)于理論缺陷的預(yù)報(bào)是非常有用的。晶體生長過程中三大固液界面處的過冷度,為硅單晶的生長提供足夠的生長動(dòng)力,種不同坩堝旋轉(zhuǎn)速度下溫度梯度曲線如圖6。使得硅單晶處于一個(gè)較高的速度下生長,從而提高生產(chǎn)效率。在三、使用溫度梯度分析熱場(chǎng)固液界面處的縱向溫度梯度不是過于大,這樣抑制了大量微缺陷在直拉法生長硅單晶的過程中,硅單晶生長的成功與否以及的產(chǎn)生,以及不規(guī)則晶核的生長,從而提高了硅單晶的品質(zhì),大質(zhì)量的高低是由熱場(chǎng)的溫度分布決定的。溫度分布合適的熱場(chǎng)大減少了變晶的概率。固液界面的形狀微微凹向液體,這說明在不僅硅單晶生長順利,而且品質(zhì)較高:如果熱場(chǎng)的溫度分布不是固液界面處的徑向溫度梯度為負(fù)值,但是基本處于一個(gè)較為平坦很合理,生長硅單晶的過程中容易產(chǎn)生各種缺陷,影響質(zhì)量,情的狀況,從而保障了晶體的正常生長,以及雜質(zhì)在徑向的均勻分況嚴(yán)重的出現(xiàn)變晶現(xiàn)象生長不出來單晶。因此在投資硅單晶生長布。由于在本次模擬分析中氬氣的進(jìn)氣量設(shè)置不是非常合理,使企業(yè)的前期,一定要根據(jù)生長設(shè)備,配置出最合理的熱場(chǎng),從而得氬氣對(duì)液面的切壓力不足,導(dǎo)致溶體內(nèi)部對(duì)流情況的改變,對(duì)保證生產(chǎn)出來的硅單晶的品質(zhì)固液界面的徑向溫度梯度帶來一定的影響。在直拉硅單晶生長工藝中,一般采用溫度梯度來描述熱場(chǎng)的溫度分布情況,其中在固液界面處的溫度梯度最為關(guān)鍵。(一)溫度梯度分析圖對(duì)實(shí)驗(yàn)熱場(chǎng)進(jìn)行分析,具體情況如下圖9熱場(chǎng)內(nèi)部的溫度梯度圖9顯示了熱場(chǎng)內(nèi)部的溫度梯度的大小以及方向(包括溶圖7實(shí)驗(yàn)熱場(chǎng)分析體)?？梢悦黠@的看到晶體的散熱、溶體的熱對(duì)流、固液界面結(jié)圖7的實(shí)驗(yàn)熱場(chǎng)生長10英寸硅單晶。鑒于熱場(chǎng)的溫度在等直晶潛熱和溶體熱傳導(dǎo)的情況。徑生長的300m內(nèi)變化比較大,因此,對(duì)300mm時(shí)刻進(jìn)行準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)四、分析仿真結(jié)果并設(shè)定合理生長曲線溫度梯度的模擬分析。按照如上分析結(jié)果,只要在程序中嚴(yán)格按照晶體生長工藝要求控制氣體流量,依照仿真結(jié)果合理設(shè)計(jì)單晶爐的機(jī)械結(jié)構(gòu),在拉晶過程中以仿真結(jié)果設(shè)定合理的理論拉晶曲線,那么在實(shí)際生產(chǎn)中是完全可以生長出合格的單晶棒參考文獻(xiàn)M李兵CZ150直拉單晶爐熱場(chǎng)控制系統(tǒng)的研究D淅江大學(xué)碩士學(xué)位論文,2006[2 Maruyama S A Three-dimension numerical method based on圖8準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)溫度梯度的模擬分析he superposition principle 1993圖8為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)溫度梯度的模擬分析結(jié)果。其中溫度根據(jù)顏色阝3英BR潘普林主編劉如水沈德中張紅武戚立昌譯晶體的從暖到冷的變化而降低生長北京:中國建筑出版社,1981從圖中可以發(fā)現(xiàn)固液界面的溫度梯度基本處于一個(gè)合理的分[4PVA TEPLA The Crystal Growing Systems Division. Be布。晶體的縱向溫度梯度比較大,這樣才能夠?qū)⒐鑶尉L過程 Equipped for Tomorro-w’ sMaterial.2006,18-23(上接第67頁)通過實(shí)驗(yàn)表明,用戶編排的小故事越是離奇越是不符合邏輯則戶從系統(tǒng)提供的36幅候選圖像中選定圖1中的4幅圖像作為密越是容易被用戶記住。如何編排容易記住的小故事可能需要用戶有碼,并采用從左到右的順序列。選擇這4幅圖像的原因是用戶已一個(gè)學(xué)習(xí)和熟悉的過程。在記住小故事的前提下,用戶很容易還原經(jīng)根據(jù)這些圖像的內(nèi)容編排了一個(gè)小故事:我乘坐高速列車穿越自己全部的密碼圖像及排列順序。根據(jù)安全強(qiáng)度的要求不同,用戶時(shí)空隧道來到古埃及,發(fā)現(xiàn)我的手機(jī)競(jìng)?cè)贿€可以收到信號(hào)。這樣還可以增加編排小故事的內(nèi)容來設(shè)定更多幅圖像作為密碼以提高用戶只需記住這個(gè)小故事,在身份認(rèn)證的時(shí)候,根據(jù)這個(gè)小故事安全強(qiáng)度。與此同時(shí),用戶的記憶負(fù)擔(dān)并沒有顯著的升高從36幅展示圖像中按順序找出圖1中的4幅圖像,按要求完成認(rèn)四、可用性分析證即可。難以記住隨機(jī)文字列密碼,所以用戶使用“有一定意義”文字列來進(jìn)行輔助記憶。用生日、人名或電話號(hào)碼等來進(jìn)行輔助記憶的情況下,會(huì)有易被猜測(cè),安全性低的問題存在。用戶同樣難以記住隨機(jī)圖像密碼,用戶可以使用故事記憶法來進(jìn)行輔助記憶。由于用來輔助記憶的故事是用戶根據(jù)候選圖像隨機(jī)編排的所以很難被猜測(cè),對(duì)于猜測(cè)攻擊有相當(dāng)強(qiáng)的防御強(qiáng)度。圖像密碼的故事記憶法是由用戶自己編排故事來關(guān)聯(lián)自己選定的密碼圖像,在記住密碼圖像的同時(shí)還可以記住密碼的順序。因?yàn)槭亲约壕幣诺墓适?所以很容易記住。即使在記不清楚的情況下,在身份認(rèn)證時(shí),通過展示圖像也可以較容易的想起自己編排的故事來完成認(rèn)證。五、結(jié)語本文提出的圖像密碼的故事記憶法利用回憶和識(shí)別相結(jié)合的方法來記住密碼,在不降低安全性的前提下,有效地減輕了用戶使用圖像密碼的記憶負(fù)擔(dān)參考文獻(xiàn):1]徐強(qiáng),徐婷,吳瑞中國煤化工認(rèn)證方案圖1密碼圖像及順序計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)THgCNMHG