GaN-MOCVD系統(tǒng)反應(yīng)室的CFD模擬研究.pdf

1、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積技術(shù)是制備微電子和光電子器件的關(guān)鍵技術(shù)，特別是在制備GaN基藍(lán)光LED方面具有廣泛的應(yīng)用前景和市場需求。隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模加大，國際間加強(qiáng)了技術(shù)保密和封鎖，而我國現(xiàn)階段MOCVD設(shè)備研制尚處于起步階段，很多核心技術(shù)不成熟，嚴(yán)重制約了我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本文就是在這種背景下，利用計算機(jī)模擬方法，采用FLUENT軟件對西安電子科技大學(xué)自主研發(fā)的MOCVD系統(tǒng)反應(yīng)室進(jìn)行了模擬研究。主要工作如下： 1、對MOCVD反

2、應(yīng)室進(jìn)行了二維模擬研究，分析了設(shè)備的工藝參數(shù)和反應(yīng)室?guī)缀谓Y(jié)構(gòu)對反應(yīng)室內(nèi)流場的影響。分析結(jié)果表明，增大反應(yīng)室的入流流速、降低反應(yīng)室壓強(qiáng)等都有利于削弱由于自然對流和反應(yīng)室流道擴(kuò)張引起的渦旋；石墨基座的高速旋轉(zhuǎn)更容易引起反應(yīng)室內(nèi)的渦旋；適當(dāng)增大反應(yīng)室的內(nèi)圓半徑、增大入流流入的面積、減小石墨基座上表面與反應(yīng)室頂壁的距離，均可以明顯削弱甚至是消除由于流道擴(kuò)張引起的渦旋，提高薄膜材料生長的結(jié)晶質(zhì)量和均勻性。 2、對單片MOCVD反應(yīng)室進(jìn)行了

3、三維模擬分析，研究了反應(yīng)室入流流速和壓強(qiáng)對流場的影響，結(jié)果驗證了二維模擬的正確性；并對三片MOCVD系統(tǒng)反應(yīng)室進(jìn)行了二維模擬分析。 3、本文模擬得到設(shè)備操作參數(shù)的工藝窗口條件。通過優(yōu)化石墨基座的旋轉(zhuǎn)速度、反應(yīng)室入流流速和壓強(qiáng)等工藝參數(shù)，分析得到了工藝窗口條件，為后續(xù)試驗開展和設(shè)備改進(jìn)與調(diào)試提供了理論依據(jù)。 4、討論了影響反應(yīng)物(主要是TMGa)濃度的幾個因素，包括石墨基座上表面的溫度、反應(yīng)室流場及壓強(qiáng)。結(jié)果表明，在襯底同