碳化硅（SiC）单晶具有禁带宽度大、电子饱和迁移速率高和击穿场强高等特点，在高温、高压、高频和大功率电子器件领域具有显著优势，可广泛应用于新能源汽车中的动力控制单元。顶部籽晶溶液（TSSG）法可在接近热平衡的条件下生长出高质量和大尺寸的SiC单晶，降低位错密度。但由于生产效率相对较低，TSSG法仍未在商业上广泛使用。为了降低TSSG法的成本，在生长过程中实现高且均匀的生长速率将是最有效的方法之一。

我校功能晶体研究院的徐永宽教师团队开展TSSG法生长SiC单晶的数值模拟研究，通过建立全局传热传质数值计算模型，考虑了热浮力对流、强制对流、马兰戈尼对流和电磁对流，研究电磁感应加热炉中籽晶旋转对热场、流场、碳浓度分布和生长速率的影响。数值结果表明，籽晶旋转使溶液以一种向上的方式流动，诱导溶液中的碳直接从源头向籽晶处输运。这样的溶液流动也被认为能有效地扩大生长界面处的温度和过饱和度的均匀分布，最大生长速率随着籽晶转速的增加而升高。籽晶转速为45 rpm时，沿生长界面的生长速率均匀性最佳。

该研究成果以“Effects of crystal rotation on the growth rate and its uniformity during the solution growth of SiC single crystal”为题发表在Journal of Crystal Growth上。我校研究生李福昌为论文的第一作者，齐小方老师为论文的通讯作者，天津理工大学为论文第一完成单位。

全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022024823000386