二氧化硅CVD過程中的熱現(xiàn)象研究.pdf

1、化學氣相沉積技術(shù)(CVD)是一種常見工藝，是通過氣體間的化學反應制備新材料的過程，以滿足某些新的性能。CVD技術(shù)也是石英玻璃生產(chǎn)、試驗過程中所采用的重要方法之一。石英玻璃廣泛應用于各行業(yè)，并且有著較為成熟的生產(chǎn)經(jīng)驗，但關(guān)于石英玻璃生產(chǎn)過程細節(jié)的描述及其三維數(shù)值模擬的資料較少。
　　為了更好地指導石英玻璃的生產(chǎn)工藝，提高石英玻璃的質(zhì)量、性能，減少原料的浪費，本文針對石英玻璃的生產(chǎn)過程，以立式CVD沉積爐為研究對象，對二氧化硅氣相沉積

2、過程進行了數(shù)值模擬。文中對石英玻璃坨體與沉積室內(nèi)的流體區(qū)同時建模，建立了流-固耦合模型；考慮了重力加速度對流場的影響；將參與反應物質(zhì)的物性處理為溫度的非線性函數(shù)；采用商業(yè)軟件中的用戶自定義函數(shù)(UDF)將水蒸氣的吸收系數(shù)編輯為溫度和譜帶的函數(shù)。數(shù)值模擬得出了溫度場、壓力場、速度場及相關(guān)組分的質(zhì)量分數(shù)場等結(jié)果。在認為溫度是影響石英玻璃性能的主要因素的前提下，基于數(shù)值模擬結(jié)果，針對模型參數(shù)、氣量參數(shù)進行了定量計算，討論了其對沉積爐及石英玻璃

3、坨體內(nèi)部溫度場的影響。將數(shù)值模擬結(jié)果作為邊界條件，采用編程與商業(yè)軟件兩種方法對石英玻璃內(nèi)部的導熱-輻射耦合換熱進行了計算，并進行了對比。
　　分析計算結(jié)果，有以下結(jié)論：沉積室內(nèi)的溫度較高，必須考慮輻射換熱的影響，需要對參與性介質(zhì)的輻射特性作較準確的預測；沉積面上的溫度沿著半徑方向呈現(xiàn)低-高-低的變化趨勢，受氣量、沉積面與氣體入口間距離的影響較大；從橫截面看，石英玻璃坨體內(nèi)部的溫度場呈現(xiàn)環(huán)狀分布，計算過程中需要考慮半透明介質(zhì)輻射換熱