用于GaN材料制備的MOCVD系統(tǒng)反應(yīng)室模擬.pdf

1、GaN，作為第三代半導(dǎo)體材料，因其優(yōu)越的特性，日益成為研究的重點(diǎn)，在微電子和光電子領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景。但是，目前國(guó)內(nèi)用于制備GaN的MOCVD反應(yīng)器研究明顯落后于世界先進(jìn)水平，反應(yīng)器的制備僅局限于若干研究單位用于實(shí)驗(yàn)室研究，對(duì)于反應(yīng)器設(shè)計(jì)和優(yōu)化的研究工作開(kāi)展的很少。因此，很有必要研究GaN材料在不同形狀MOCVD反應(yīng)室中的生長(zhǎng)規(guī)律。 本論文即在此背景下利用PROCOM軟件模擬了臥式和立式MOCVD兩種形狀反應(yīng)室

2、中的氣體濃度分布和溫度場(chǎng)分布，研究了多種生長(zhǎng)參數(shù)對(duì)GaN材料生長(zhǎng)環(huán)境、生長(zhǎng)速率和均勻性的影響。本文的主要工作如下：1.建立臥式MOCVD反應(yīng)室模型，也制定了反應(yīng)室中氣相反應(yīng)和表面沉積反應(yīng)方程模型。在理想情況下，模擬了反應(yīng)室中GaN材料的生長(zhǎng)速率與N2流量、NH3流量、TMGa流量、Ⅴ/Ⅲ比率、生長(zhǎng)溫度、反應(yīng)室壓強(qiáng)等生長(zhǎng)參數(shù)的關(guān)系。GaN生長(zhǎng)速率隨TMGa流量增加而增加，隨N2流量的增加而降低，但與Ⅴ/Ⅲ比率沒(méi)有直接的關(guān)系。生長(zhǎng)溫度選取的

3、合理范圍定在900～1050℃之間，反應(yīng)室壓強(qiáng)對(duì)生長(zhǎng)速率的影響不大，根據(jù)不同的生長(zhǎng)條件合理地傾斜基座角度可以提高材料的均勻性。 2.依照西安電子科技大學(xué)立式MOCVD原型建立立式反應(yīng)室模型，并模擬了反應(yīng)室中流場(chǎng)、溫度場(chǎng)分布和生長(zhǎng)速率分布。結(jié)果表明基座邊緣的溫度場(chǎng)梯度較大，從基座中心向外，氣流由稀疏變?yōu)槊芗?；中心的生長(zhǎng)速率最低，邊緣的生長(zhǎng)速率最高；發(fā)現(xiàn)隨著N2流量的增加，基座上方的溫度場(chǎng)分布受到了壓制，等溫線更加靠近基座邊緣，有利