MOCVD反應(yīng)器內(nèi)部氣體流動(dòng)過程的研究.pdf

1、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MetalOrganicChemicalVaporDeposition，簡(jiǎn)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(duì)薄膜材料的質(zhì)量、厚度的均勻性等要求非常嚴(yán)格，而影響其質(zhì)量和厚度的一個(gè)重要的因素是反應(yīng)過程中復(fù)雜的氣體流動(dòng)和傳熱問題。由于制備薄膜的反應(yīng)器中氣體流動(dòng)具有復(fù)雜和不可觀測(cè)的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)對(duì)MOCVD反應(yīng)器內(nèi)部流場(chǎng)和溫

2、度場(chǎng)的研究只處在起步階段。因此，對(duì)MOCVD反應(yīng)器內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，掌握其內(nèi)部真實(shí)流動(dòng)規(guī)律是十分有必要的。 本文簡(jiǎn)要介紹了國(guó)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(diǎn)，并根據(jù)MOCVD制備薄膜的基本理論，課題組設(shè)計(jì)了具有三個(gè)不同直徑嵌套式進(jìn)口管路的MOCVD反應(yīng)室裝置，同時(shí)考慮了調(diào)整進(jìn)口與加入器表面之間相對(duì)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(duì)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(duì)該MOCVD反應(yīng)器實(shí)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(diǎn)上進(jìn)行離散化，運(yùn)用壓力耦合方程的半隱式算法(SIMPLE)求解連續(xù)性方程，動(dòng)量及能量的守恒方程。 以反應(yīng)器內(nèi)部壓強(qiáng)，進(jìn)口管路末端與加入器表面距離，進(jìn)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(gè)分析參數(shù)，分別討論了改變其中任意一個(gè)參數(shù)的條件下流場(chǎng)