垂直式MOCVD反應(yīng)器中關(guān)于射流的數(shù)值模擬.pdf

1、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)是用于制備LED、薄膜太陽(yáng)電池和大功率微電子器件的關(guān)鍵工藝。垂直式MOCVD反應(yīng)器中反應(yīng)氣體在輸運(yùn)過(guò)程中形成射流，射流對(duì)襯底上方形成均勻分層的速度、溫度、濃度邊界層有巨大的影響。因此，研究垂直式MOCVD中的射流影響的一般性規(guī)律有重要意義。
　　本文首先綜述了MOCVD的有關(guān)射流的研究現(xiàn)狀和存在問(wèn)題。在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合射流力學(xué)理論與CFD數(shù)值模擬技術(shù)，詳細(xì)探討了幾何參數(shù)和操作參數(shù)對(duì)反應(yīng)器

2、內(nèi)的流場(chǎng)、溫場(chǎng)、濃度場(chǎng)隨上述參數(shù)的變化，闡明了垂直式MOCVD反應(yīng)器內(nèi)射流影響的一般規(guī)律;在考慮熱輻射的條件下，分析討論上述參數(shù)對(duì)襯底上溫場(chǎng)的影響，并與無(wú)輻射情形作對(duì)比;并總結(jié)狹縫噴口反應(yīng)器射流規(guī)律的特點(diǎn)。具體工作如下:
　　(1)針對(duì)垂直噴淋式MOCVD反應(yīng)器中的射流進(jìn)行數(shù)值模擬研究，分別改變反應(yīng)腔高度，噴孔間距，射流速度以及托盤轉(zhuǎn)速，分析襯底上方射流流場(chǎng)、溫場(chǎng)、TMGa濃度的變化。通過(guò)分析模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，噴口下方的射流速度和濃度

3、分布，呈現(xiàn)中間大、兩頭小、波浪型變化的特點(diǎn)。增加反應(yīng)腔高度，縮小噴口間距，減小噴口速度，以及增加托盤轉(zhuǎn)速，有利于使襯底上方的射流軸向速度和反應(yīng)前體濃度沿徑向的分布趨于平緩。
　　(2)針對(duì)狹縫噴口反應(yīng)器，發(fā)現(xiàn)平面自由射流未得到充分發(fā)展時(shí)，增大反應(yīng)器高度不利于軸向速度的平緩;射流噴口縫隙較細(xì)時(shí)，狹縫噴口下的速度分布呈現(xiàn)波浪起伏的特點(diǎn)，比圓孔噴口下的速度分布均勻，襯底上的TMGa分布區(qū)域較大;噴口縫隙較粗時(shí)，此時(shí)兩種反應(yīng)腔中的流場(chǎng)、溫