计算机仿真目前已经被公认为是用于熔体和溶液中块状晶体生长过程优化的极为有效的工具。美国、欧洲和日本的大多数公司都采用数值仿真的方法来指导晶体生长过程，获得更快捷而耗资较少的技术改进。这里我们将介绍世界最新水平的计算机仿真技术在工业界晶体生长的应用，包括硅、砷化镓、磷化铟、蓝宝石、氧化物等。关于计算机仿真的例子、相关研究论文以及CGSim软件包，可以在我们的公司网站找到更多的信息：

http://www.semitech.us/products/cz_growth_simulator/

         针对晶体硅生长，我们展示用直拉法（CZ）生长直径为200到400mm晶体的优化范例。缺陷动力学控制是生长电子级硅的重要课题，但直拉法生长光伏电池用硅可以在更宽的操作参数范围内优化，因为点缺陷动力学不再至关重要。通过数值仿真，可以有效地找到调整热屏蔽和生长参数的方法，从而在专门的加热区域提高结晶速率，同时保持无位错的晶体生长。有许多对加热源的功率进行全方位优化的成功的范例。在那些范例中，利用计算机仿真的帮助，晶体生长的速率提高了约30%，加热器的能源消耗降低了约50%。

         铸造法、定向凝固法（DSS）、热交换法（HEM）等结晶方法通常产生具有多晶结构的硅锭，为了在高的结晶速率下获得大的晶粒尺寸和稳定的垂直单晶柱，必须在全部结晶过程中精确地控制大的方型铸锭内的温度分布。通常存在很大的调控余地，通过调整特殊的加热区域内的参数来提高结晶速度。

         改进的液封直拉法（LEC，VCz）和垂直梯度区熔法（VGF）广泛用于工业上生长III-V族单晶体如InP和 GaAs。其中一个重要的参数是生长室的气体压强，用来阻止易挥发元素（如P 或 As）从晶体表面气化。对于GaAs生长，气体压强为中等高压（2-20 atm），而对于InP生长，气体压强极高（直到27-45 atm），因为在InP的熔点和固态磷的升华点之间存在大的温差。在此条件下，气体流动为完全湍流并可能决定了生长系统的热传递。计算机仿真可以用于气体和熔体的流动控制、寻找最佳晶体转速和坩锅转速、以及晶体质量（如位错和孪晶）优化。对于VGF法，利用计算机仿真，可以对承载熔体和晶体的坩锅部件进行精密的设计。

         最近在生长大功率发光二极管和其它新型器件方面的进展要求生长高质量、大尺寸的蓝宝石晶体，来提高其生长效率。泡生法（Kyropoulos）是一种极有前景的技术，通过调整热区来获得最佳结晶前沿形状并提高结晶速率，从而满足上述生长要求。通过采用在半透明介质中的独特的辐射热传递模型，对氧化物和光学晶体的生长同样能够详细地进行仿真，例如可以控制结晶前沿的几何形状以及晶体内局部温度的特征，包括可能的过热和内部区域过高的温度梯度。

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卡列夫博士（Dr. Vladimir Kalaev）简历

     弗拉基米尔.卡列夫博士从事晶体生长技术研究已经十多年。从1996年开始进入Soft-Impact公司 (St.-Petersburg, Russia) ，随后加入STR 公司 (Erlangen, Germany)，目前是STR公司的高级研究员，熔体中的晶体生长模拟仿真项目部主任，主要负责熔体和溶液中的晶体生长物理学分析和计算机模拟仿真、项目咨询、软件开发、以及市场推广。

     卡列夫博士于2003年在俄罗斯圣彼得堡的国立综合理工大学(State Polytechnic University, St.-Petersburg, Russia) 获得数学与物理科学博士学位（Candidate of Science of Physics and Mathematics），研究方向为流体、气体和等离子体动力学。博士论文题目为："Solution of the problem of conjugated heat transfer and flows in Czochralski silicon crystal growth"。

     卡列夫博士专长晶体生长过程(silicon, GaAs, InP, sapphire, oxide, scintillator)物理学分析,包括生长动力学、缺陷形成、熔体和气体的流体力学、电磁流体力学、湍流分析、辐射热传递、以及晶体生长中杂质的质量传递。

     卡列夫博士是晶体生长商用软件CGSim流体模块(Flow Module)的主要研发者。他为企业界成功地完成了众多的晶体生长系统的优化和分析项目。

     卡列夫博士是40多篇国际权威学术期刊（peer-reviewed journals）和学术专辑的作者或合作者。