坩埚熔液冷凝应力分析方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本技术涉及分子束外延坩埚应力分析，具体而言，涉及一种坩埚熔液冷凝应力分析方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、分子束外延（mbe）工艺设备是半导体产业中研制与生产高端器件不可或缺的装备。源炉作为mbe设备中的关键核心部件，其性能对于mbe设备的整体性能具有决定性的影响。坩埚是源炉中核心的加热容器。由于物料与坩埚的热膨胀系数不同，在降温过程中，坩埚内熔液冷凝会对坩埚产生很大的应力，在坩埚的重复使用中，这些应力可能对坩埚的安全性产生威胁。

2、在现实中，通过实验测试对坩埚的受力进行测试分析非常困难并且效率低下、成本高昂。因此建立相应的冷凝应力分析模型，对坩埚的冷凝应力进行理论分析，提高了坩埚熔液冷凝应力的分析效率，且通过探索影响坩埚熔液冷凝应力的影响因素能够提供坩埚改良方向，可以极大地节约试验成本。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种坩埚熔液冷凝应力分析方法、装置、电子设备及存储介质，通过将坩埚与物料设置为黏附接触关系并添加塑性节点和相变材料节点，提高了模拟的真实性和分析结果的准确性，通过设置加热过程和冷却过程中的辐射条件并计算不同情况下的冷凝应力，分析坩埚的冷凝应力情况，提高了坩埚熔液冷凝应力的分析效率。

2、第一方面，本技术提供了一种坩埚熔液冷凝应力分析方法，用于分析坩埚熔液冷凝应力的影响因素，包括步骤：

3、获取坩埚的第一结构参数和物料的第二结构参数；

4、构建与所述第一结构参数对应的坩埚模型和与所述第二结构参数对应的物料模型；所述物料模型设置在所述坩埚模型内；

5、确定所述坩埚模型和所述物料模型为黏附接触关系，并设置所述坩埚模型和所述物料模型的材料参数、塑性节点、相变材料节点和物理约束条件；

6、设置所述坩埚模型和所述物料模型在加热过程和冷却过程中的传热条件和辐射条件；

7、基于所述黏附接触关系、所述材料参数、所述塑性节点、所述相变材料节点、所述物理约束条件、所述传热条件和所述辐射条件，结合预设的温度条件、预设的模型划分条件和预设的求解器设置，分别计算坩埚形状不同情况下、物料高度不同情况下、物料材质不同情况下和坩埚材质不同情况下所述坩埚的应力数据，得到各不同情况对于坩埚熔液冷凝应力的影响分析结果数据。

8、本技术提供的坩埚熔液冷凝应力分析方法可以实现对坩埚熔液冷凝应力的影响因素进行分析，通过模拟加热和冷却时坩埚和物料的辐射条件，设置对应的参数和条件，通过将坩埚与物料设置为黏附接触关系并添加塑性节点和相变材料节点，提高了模拟的真实性和分析结果的准确性，通过设置加热过程和冷却过程中的辐射条件并计算不同情况下的冷凝应力，分析坩埚的冷凝应力情况，提高了坩埚熔液冷凝应力的分析效率。

9、可选地，构建与所述第一结构参数对应的坩埚模型和与所述第二结构参数对应的物料模型，包括：

10、通过所述仿真软件，构建与所述第一结构参数对应的坩埚模型；

11、在所述坩埚模型内构建与所述第二结构参数对应的物料模型。

12、可选地，确定所述坩埚模型和所述物料模型为黏附接触关系，并设置所述坩埚模型和所述物料模型的材料参数、塑性节点、相变材料节点和物理约束条件，包括：

13、设定所述坩埚模型和所述物料模型为黏附接触关系；

14、设置所述坩埚模型的第一材料参数，并确定对应的塑性节点，以及设置所述物料模型的第二材料参数，并确定对应的塑性节点和相变材料节点；

15、设置所述坩埚模型和所述物料模型的物理约束条件。

16、本技术提供的坩埚熔液冷凝应力分析方法可以实现对坩埚熔液冷凝应力的影响因素进行分析，通过模拟加热和冷却时坩埚和物料的辐射条件，设置对应的参数和条件，通过将坩埚与物料设置为黏附接触关系并添加塑性节点和相变材料节点，提高了模拟的真实性和分析结果的准确性。

17、可选地，设置所述坩埚模型和所述物料模型的物理约束条件，包括：

18、为所述坩埚模型和所述物料模型添加固体力学物理场的设置；

19、在所述坩埚模型底部设置固定约束。

20、可选地，设置所述坩埚模型和所述物料模型在加热过程和冷却过程中的传热条件和辐射条件，包括：

21、在所述坩埚模型和所述物料模型中添加固体和流体传热模块的设置；

22、设置所述坩埚模型和所述物料模型的辐射条件为通过上下加热源的辐射作用对所述坩埚模型进行加热以及通过水冷壁的辐射作用对所述坩埚模型进行冷却。

23、可选地，所述预设的温度条件为在上下加热源的作用下将加热温度提升到足以使所述物料模型熔化成液态的预设温度后，撤销所述上下加热源的加热设置，使所述坩埚模型在水冷壁的作用下冷却到室温；所述预设的模型划分条件为对所述坩埚模型进行网格划分；所述预设的求解器设置为计算所述物料模型与所述坩埚模型之间的应力分布。

24、可选地，基于所述黏附接触关系、所述材料参数、所述塑性节点、所述相变材料节点、所述物理约束条件、所述传热条件和所述辐射条件，结合预设的温度条件、预设的模型划分条件和预设的求解器设置，分别计算坩埚形状不同情况下、物料高度不同情况下、物料材质不同情况下和坩埚材质不同情况下所述坩埚的应力数据，得到各不同情况对于坩埚熔液冷凝应力的影响分析结果数据，包括：

25、基于所述黏附接触关系、所述材料参数、所述塑性节点、所述相变材料节点、所述物理约束条件、所述传热条件和所述辐射条件，结合所述预设的温度条件、所述预设的模型划分条件和所述预设的求解器设置，计算所述坩埚的应力数据，得到坩埚熔液冷凝应力的影响分析结果数据；

26、调节所述坩埚模型的形状，并计算在坩埚形状不同的情况下的坩埚应力数据，得到坩埚形状不同情况对于坩埚熔液冷凝应力的影响分析结果数据；

27、调节所述物料模型的高度，并计算在物料高度不同的情况下的坩埚应力数据，得到物料高度不同情况对于坩埚熔液冷凝应力的影响分析结果数据；

28、调节所述物料模型的材质，并计算在物料材质不同的情况下的坩埚应力数据，得到物料材质不同情况对于坩埚熔液冷凝应力的影响分析结果数据；

29、调节所述坩埚模型的材质，并计算在坩埚材质不同的情况下的坩埚应力数据，得到坩埚材质不同情况对于坩埚熔液冷凝应力的影响分析结果数据。

30、本技术提供的坩埚熔液冷凝应力分析方法可以实现对坩埚熔液冷凝应力的影响因素进行分析，通过设置加热过程和冷却过程中的辐射条件并计算不同情况下的冷凝应力，分析坩埚的冷凝应力情况，提高了坩埚熔液冷凝应力的分析效率。

31、第二方面，本技术提供了一种坩埚熔液冷凝应力分析装置，用于分析坩埚熔液冷凝应力的影响因素，包括：

32、获取模块，用于获取坩埚的第一结构参数和物料的第二结构参数；

33、构建模块，用于构建与所述第一结构参数对应的坩埚模型和与所述第二结构参数对应的物料模型；所述物料模型设置在所述坩埚模型内；

34、确定模块，用于确定所述坩埚模型和所述物料模型为黏附接触关系，并设置所述坩埚模型和所述物料模型的材料参数、塑性节点、相变材料节点和物理约束条件；

35、设置模块，用于设置所述坩埚模型和所述物料模型在加热过程和冷却过程中的传热条件和辐射条件；

36、分析模块，用于基于所述黏附接触关系、所述材料参数、所述塑性节点、所述相变材料节点、所述物理约束条件、所述传热条件和所述辐射条件，结合预设的温度条件、预设的模型划分条件和预设的求解器设置，分别计算坩埚形状不同情况下、物料高度不同情况下、物料材质不同情况下和坩埚材质不同情况下所述坩埚的应力数据，得到各不同情况对于坩埚熔液冷凝应力的影响分析结果数据。

37、该坩埚熔液冷凝应力分析装置，通过模拟加热和冷却时坩埚和物料的辐射条件，设置对应的参数和条件，以实现对坩埚熔液冷凝应力的影响分析，通过将坩埚与物料设置为黏附接触关系并添加塑性节点和相变材料节点，提高了模拟的真实性和分析结果的准确性，通过设置加热过程和冷却过程中的辐射条件并计算不同情况下的冷凝应力，分析坩埚的冷凝应力情况，提高了坩埚熔液冷凝应力的分析效率。

38、第三方面，本技术提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有所述处理器可执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，运行如前文所述坩埚熔液冷凝应力分析方法中的步骤。

39、第四方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时运行如前文所述坩埚熔液冷凝应力分析方法中的步骤。

40、有益效果：

41、本技术提供的坩埚熔液冷凝应力分析方法、装置、电子设备及存储介质，通过模拟加热和冷却时坩埚和物料的辐射条件，设置对应的参数和条件，以实现对坩埚熔液冷凝应力的影响分析，通过将坩埚与物料设置为黏附接触关系并添加塑性节点和相变材料节点，提高了模拟的真实性和分析结果的准确性，通过设置加热过程和冷却过程中的辐射条件并计算不同情况下的冷凝应力，分析坩埚的冷凝应力情况，提高了坩埚熔液冷凝应力的分析效率。