基于CFD的MOCVD反應室數(shù)值模擬.pdf

1、金屬有機化學氣相沉積(簡稱MOCVD)是制備微電子和光電子器件的關鍵技術,尤其在制備GaN基LED方面具有廣泛的應用前景和市場需求。反應室是整個MOCVD系統(tǒng)的核心,它直接影響到外延生長后薄膜材料的質量。然而,由于反應室內部結構非常復雜,氣體流動和熱場分布具有不可觀測性,對MOCVD反應室進行數(shù)值模擬,掌握氣體流動和傳熱規(guī)律對MOCVD反應室的設計有非常重要的理論指導意義。
　　本文針對自主研發(fā)的61×2″MOCVD設備,采用CF

2、D技術(計算流體動力學簡稱)FLUENT軟件對反應室進行了溫度場和流場的數(shù)值模擬,主要研究工藝參數(shù)(如入口流量、操作壓強、基座溫度、基座旋轉、入口與基座間距等)對溫度場和流場的影響。
　　研究發(fā)現(xiàn),增大入口流量使基座表面的高溫層變薄,會有效的抑制熱浮力的作用,然而,增大入口流量的同時也會在基座外角處產生渦旋。操作壓強對反應室溫度場和流場不敏感。基座溫度升高,使得基座與入口之間溫度梯度加大,高溫層變薄,有利于提高薄膜沉積速率?；?/p>

3、轉能使氣流更貼近基座表面,反應物在反應室分布更加合理。入口與基座間距增大,反應室豎直方向上速度梯度減小,基座上方的速度值較小,抑制熱浮力效應的能力弱,基座表面高溫層變厚,從而不利于薄膜的生長。
　　本文結合數(shù)值模擬的結果進行分析并提出改進方案,研究發(fā)現(xiàn),反應室拐角處光滑過渡處理能夠消除渦旋,穩(wěn)定流場;改變原來的均勻入口,增大反應室軸心處雷諾數(shù)能有效抑制熱浮力效應,從而優(yōu)化基座上方的流場分布;實現(xiàn)反應室高度可調可加快薄膜沉積的速率,