MOCVD反應(yīng)器內(nèi)部氣體流動過程的研究.pdf

1、金屬有機化學(xué)氣相沉積(MetalOrganicChemicalVaporDeposition，簡稱MOCVD)是制備半導(dǎo)體器件、金屬、金屬氧化物、金屬氮化物等薄膜材料的一種技術(shù)。該技術(shù)制備的薄膜材料主要應(yīng)用于微電子和光電子領(lǐng)域，因此對薄膜材料的質(zhì)量、厚度的均勻性等要求非常嚴格，而影響其質(zhì)量和厚度的一個重要的因素是反應(yīng)過程中復(fù)雜的氣體流動和傳熱問題。由于制備薄膜的反應(yīng)器中氣體流動具有復(fù)雜和不可觀測的特點，國內(nèi)對MOCVD反應(yīng)器內(nèi)部流場和溫

2、度場的研究只處在起步階段。因此，對MOCVD反應(yīng)器內(nèi)部流動進行數(shù)值計算，掌握其內(nèi)部真實流動規(guī)律是十分有必要的。 本文簡要介紹了國內(nèi)外MOCVD研究現(xiàn)狀，闡述了MOCVD系統(tǒng)的組成及其反應(yīng)室的分類。結(jié)合行星式反應(yīng)器和雙氣流MOCVD反應(yīng)器的特點，并根據(jù)MOCVD制備薄膜的基本理論，課題組設(shè)計了具有三個不同直徑嵌套式進口管路的MOCVD反應(yīng)室裝置，同時考慮了調(diào)整進口與加入器表面之間相對距離和加熱器旋轉(zhuǎn)等因素的影響。 根據(jù)反應(yīng)

3、器結(jié)構(gòu)，建立了軸對稱反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用Gambit流體力學(xué)專業(yè)軟件對該MOCVD反應(yīng)器實施網(wǎng)格劃分，并建立了二維差分網(wǎng)格。借助商用CFD軟件Fluent將控制方程在網(wǎng)格節(jié)點上進行離散化，運用壓力耦合方程的半隱式算法(SIMPLE)求解連續(xù)性方程，動量及能量的守恒方程。 以反應(yīng)器內(nèi)部壓強，進口管路末端與加入器表面距離，進口管路流量，反應(yīng)器上壁面邊界條件以及加熱器旋轉(zhuǎn)速度為五個分析參數(shù)，分別討論了改變其中任意一個參數(shù)的條件下流場