托盤為弧面的垂直噴淋式MOCVD反應(yīng)器的數(shù)值模擬分析與對比

1萬字 27頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘要：金屬有機化學(xué)氣相沉積（MOCVD）是制備LED、半導(dǎo)體激光器和大功率電子器件的關(guān)鍵技術(shù)。在MOCVD反應(yīng)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(xué)反應(yīng)，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(yīng)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(zhì)量。因此，深入了解MOCVD反應(yīng)器內(nèi)的薄膜生長過程，對于優(yōu)化反應(yīng)器設(shè)計、控制薄膜生長速率和提高薄膜生長質(zhì)量，具有重要意義。
為了提高薄膜生長的質(zhì)量。本論文設(shè)計了一款托盤為弧形的垂直噴淋頭式MOCVD反應(yīng)器：反應(yīng)氣體從襯底上方的噴淋頭噴向晶片，反應(yīng)后的尾氣從托盤的邊緣排除，由于托盤是弧面，尾氣由于受到重力的影響，向托盤邊緣排放的速度更加迅速，最后從下方的出氣口排出。
在CVD過程中，襯底表面附近存在著流動性很差的濃度邊界層。反應(yīng)氣體里的各種組分只有經(jīng)過擴散過程通過邊界層，才能參與薄膜表面的沉積過程。同樣，反應(yīng)的產(chǎn)物也必須經(jīng)擴散過程通過邊界層，才能離開薄膜表面。因此，擴散是薄膜沉積中的一個很重要的環(huán)節(jié)。當系統(tǒng)中化學(xué)組分的濃度存在不均勻性時，將引起相應(yīng)組分擴散。將托盤造成弧形就更有利于反應(yīng)氣體的擴散，減小濃度差，而且能解決垂直噴淋式反應(yīng)器一直的一個難題——反應(yīng)尾氣不能及時排出，弧形托盤使尾氣流動擴散速度更加迅速，從而提高了反應(yīng)效率和晶片質(zhì)量。
本文簡單介紹了mocvd的原理和垂直噴淋式反應(yīng)器，主要是利用fluent軟件對垂直噴淋式反應(yīng)器托盤分別為平面，凹面，凸面的模擬，然后比較三種模擬的溫度場，濃度場，流場的區(qū)別并進行分析


關(guān)鍵詞：弧面 MOCVD 垂直噴淋式 數(shù)值模擬 FLUENT軟件