MOCVD反應器內部氣體流動過程的研究.pdf

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

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

3、器結構，建立了軸對稱反應器的數(shù)學模型。應用Gambit流體力學專業(yè)軟件對該MOCVD反應器實施網格劃分，并建立了二維差分網格。借助商用CFD軟件Fluent將控制方程在網格節(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。 以反應器內部壓強，進口管路末端與加入器表面距離，進口管路流量，反應器上壁面邊界條件以及加熱器旋轉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