一种氨热法氮化镓生长系统加热器功率确定方法技术方案

本发明专利技术提供一种氨热法氮化镓生长系统加热器功率确定方法。该方法步骤如下：(1)收集氨热法氮化镓生长系统的实验或数值模拟数据，主要为加热器功率与高低温生长区温度的对应数据集合。(2)根据得到的数据集合训练神经网络模型，得到两个加热器功率与高低温生长区温度的对应关系。(3)采用基于非支配排序的遗传算法进行多目标优化，寻找最优的加热器功率组合集。(4)通过模型计算验证优化结果。本发明专利技术提供的方法可以快速得到符合工业生产要求的加热器功率设定值，降低实验、生产或数值模拟成本，提高氮化镓晶体生长速度、晶体生长质量以及生产效率。产效率。产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种氨热法氮化镓生长系统加热器功率确定方法


[0001]本专利技术涉及晶体生长领域，特别是涉及氨热法氮化镓生长系统加热器功率确定方法。

技术介绍

[0002]第三代半导体材料氮化镓(GaN)由于具有高击穿电压与高电子迁移率，成为电力电子器件的杰出的应用材料，它能够实现传统硅基电力电子器件材料无法达到的功能。特别是氮化镓材料器件具有非常低的导通电阻，能够显著提高功率器件的转换效率，这一特性决定了其未来在可持续发展方面，如电动汽车和新能源领域，将得到广泛的应用。而在高功率器件应用方面，未来则期望使用垂直结构的功率器件，因为相对于横向结构器件，垂直结构能够处理更高的电流密度，且能够在更高电压下稳定运行。因此，随着可持续社会的发展，对高质量块状氮化镓晶体的需求将会日益增加。
[0003]氨热法是未来最有希望大批量生产高质量氮化镓块状晶体的方法。目前已报道通过该方法在实验室成功生长出4英寸晶体，且一炉内批量化生产多块晶体也已实现。实验检测结果显示，氨热法生长出的氮化镓晶体具有很高的结构质量，较低的位错密度及非常大的曲率半径，对于未来氮化镓产品实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨热法氮化镓生长系统加热器功率确定方法，其中所述氮化镓生长系统加热器包括高低温加热器，其特征在于，包括以下步骤：1)收集实验或数值模拟得到的氨热系统高温加热器和低温加热器功率值及对应的反应容器外壁高温区及低温区的外壁温度；2)根据得到的加热器功率值及其对应的高低温生长区外壁温度，训练B/P神经网络模型，并对模型进行测试，得到满足计算精度要求的网络模型，即高低温加热器功率与高低温生长区外壁温度的关系模型；3)采用基于非支配排序遗传算法NSGAII的多目标优化模型对加热器功率设定值进行优化。在合理的加热器功率范围内创建初始种群，并根据交叉变异的原理产生子代种群，初始种群与子代种群合并后计算目标函数，目标函数为采用步骤2)所得关系模型，代入高低温加热器功率组合计算的高低温生长区外壁温度与氨热法氮化镓生长所需最优高低温温度差值的平方，根据差值平方的计算结果进行非支配排序并计算集合中每个个体的聚集距离，根据非支配排序计算结果，选取靠前的前沿面集合进入下一代的种群，若加上最后一个前沿面个体超出种群限制，则选择其中聚集距离较大的个体，不断迭代计算，最终根据最后一代种群最小前沿面找到最优的加热器功率组合集，即能够使氨热反应釜高低温区域处于最合适生长温度的加热器功率设置；4)根据得到的最优高低温加热器功率组合集，选取其中高低温生长区温度误差最相近情况对应的加热器功率组合设定为氨热系统反应釜高低温热源功率，进行实验验证或仿真模拟计算；若系统稳定后高低温生长区温度值与目标温度值差别仍然无法满足要求，则通过调整B/P神经网络或增加NSGAII计算模型中的遗传代数进一步寻找更优的加热器功率组合。2.根据权利要求1所述的氨热法氮化镓生长系统加热器功率确定方法，其特征在于：所述步骤1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩鹏飞，高冰，宋伯韬，于越，唐霞，刘博涛，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：