托盘为弧面的垂直喷淋式mocvd反应器的数值模拟分析与对比.doc

托盘为弧面的垂直喷淋式MOCVD反应器的数值模拟分析与对比

1万字 27页 原创作品，已通过查重系统


摘要：金属有机化学气相沉积（MOCVD）是制备LED、半导体激光器和大功率电子器件的关键技术。在MOCVD反应器中，存在着由于大的温度差引发的强烈的自然对流，由浓度差引起的浓度扩散，由高温引起的气相和表面化学反应，由高温引起的热扩散以及高温衬底对壁面的热辐射等。它们与反应器的形状和几何尺寸等因素耦合在一起，影响薄膜生长的速率和质量。因此，深入了解MOCVD反应器内的薄膜生长过程，对于优化反应器设计、控制薄膜生长速率和提高薄膜生长质量，具有重要意义。
为了提高薄膜生长的质量。本论文设计了一款托盘为弧形的垂直喷淋头式MOCVD反应器：反应气体从衬底上方的喷淋头喷向晶片，反应后的尾气从托盘的边缘排除，由于托盘是弧面，尾气由于受到重力的影响，向托盘边缘排放的速度更加迅速，最后从下方的出气口排出。
在CVD过程中，衬底表面附近存在着流动性很差的浓度边界层。反应气体里的各种组分只有经过扩散过程通过边界层，才能参与薄膜表面的沉积过程。同样，反应的产物也必须经扩散过程通过边界层，才能离开薄膜表面。因此，扩散是薄膜沉积中的一个很重要的环节。当系统中化学组分的浓度存在不均匀性时，将引起相应组分扩散。将托盘造成弧形就更有利于反应气体的扩散，减小浓度差，而且能解决垂直喷淋式反应器一直的一个难题——反应尾气不能及时排出，弧形托盘使尾气流动扩散速度更加迅速，从而提高了反应效率和晶片质量。
本文简单介绍了mocvd的原理和垂直喷淋式反应器，主要是利用fluent软件对垂直喷淋式反应器托盘分别为平面，凹面，凸面的模拟，然后比较三种模拟的温度场，浓度场，流场的区别并进行分析


关键词：弧面 MOCVD 垂直喷淋式 数值模拟 FLUENT软件