新型多噴淋頭式MOCVD反應器的數(shù)值模擬及優(yōu)化設計.pdf

1、金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)是制備LED、半導體激光器和大功率電子器件的關鍵技術。在MOCVD反應器中，存在著由于大的溫度差引發(fā)的強烈的自然對流，由濃度差引起的濃度擴散，由高溫引起的氣相和表面化學反應，由高溫引起的熱擴散以及高溫襯底對壁面的熱輻射等。它們與反應器的形狀和幾何尺寸等因素耦合在一起，影響薄膜生長的速率和質量。因此，深入了解MOCVD反應器內的薄膜生長過程，對于優(yōu)化反應器設計、控制薄膜生長速率和提高薄膜生長質量，具有重要

2、意義。
　　 隨著LED產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，在保證薄膜生長質量的基礎上，實現(xiàn)MOCVD反應器的擴容是未來發(fā)展的趨勢。本論文設計了一款適合于多片生長的多噴淋頭式MOCVD反應器：反應氣體從襯底上方的多個噴淋頭噴向晶片，反應后的尾氣從各個導流筒的周圍向上返回，最后從位于托盤上方的出口排出。每個基片的生長環(huán)境只取決于單個基片上方的氣流分布，與其他基片無關，從而在整體上消除了反應物濃度沿托盤徑向的不均勻性，達到薄膜均勻生長的目的。
　

3、　 為了驗證這種新型反應器的性能，利用FLUENT和CVDsim軟件，對其薄膜生長過程及其與外部參數(shù)的關系進行了計算機數(shù)值模擬，并提出了反應器的優(yōu)化方案。在此過程中，分別對考慮熱輻射和化學反應的二維軸對稱模型進行了數(shù)值模擬。通過變化反應器幾何參數(shù)和操作參數(shù)，驗證了設計方案的可行性。研究發(fā)現(xiàn)：襯底表面大部分區(qū)域具有均勻的溫度場和良好的滯止流。適當?shù)脑龃蠓磻鞲叨群徒档蛪簭娪欣谝r底表面TMGa的濃度分布。綜合考慮CVDsim中GaN生長