本文關(guān)鍵詞：GaN-MOCVD垂直噴淋式反應(yīng)室的優(yōu)化設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： MOCVD 濃度場 流場 仿真 工藝條件

【摘要】：金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積MOCVD技術(shù)涉及到許多方面,主要包括熱力學(xué)、動力學(xué)、流體力學(xué)、物理化學(xué)等,研究難度很大且MOCVD反應(yīng)器中氣體流動和溫度分布具有復(fù)雜與不可觀測的特點(diǎn),通過CFD模擬反應(yīng)室內(nèi)熱流場,為MOCVD反應(yīng)室優(yōu)化設(shè)計(jì)和GaN薄膜材料生產(chǎn)提供有價值的參考,最終節(jié)省工業(yè)研發(fā)成本,縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。本論文主要針對兩種不同型號的垂直噴淋式MOCVD反應(yīng)室開展的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作,利用CFD對GaN-MOCVD反應(yīng)室氣體沉積過程進(jìn)行仿真,將部分結(jié)論與實(shí)驗(yàn)對比。研究的目標(biāo)導(dǎo)向是討論不同生長條件下反應(yīng)室流態(tài),壁面沉積,襯底表面TMG均勻性及TMG利用率等等。本文的主要研究內(nèi)容分為兩大部分:針對實(shí)驗(yàn)型MOCVD設(shè)備的小容量垂直噴淋式反應(yīng)室優(yōu)化設(shè)計(jì)研究,通過調(diào)試噴淋頭高度及操作壓強(qiáng)找出較佳的生長工藝條件。研究發(fā)現(xiàn)噴淋頭高度越高,沉積均勻性越好,生長速率越慢,上壁沉積度越低,當(dāng)噴淋頭達(dá)到一定的高度,上壁沉積的濃度基本保持不變。另外通過對高噴淋式反應(yīng)室微調(diào)壓強(qiáng),觀察壓強(qiáng)對GaN外延的生長影響,提出了生長最佳壓強(qiáng)范圍。發(fā)現(xiàn)減小壓強(qiáng)有利于薄膜的均勻性,壓強(qiáng)較大時,平均生長速率大,但壓強(qiáng)較大時極易引起流場不穩(wěn)。針對生產(chǎn)型MOCVD設(shè)備的大容量垂直噴淋式反應(yīng)室優(yōu)化設(shè)計(jì)研究,首先研究壓強(qiáng)及石墨盤旋轉(zhuǎn)速度大幅調(diào)節(jié)對反應(yīng)室內(nèi)的流場的影響。繪制“壓強(qiáng)—旋轉(zhuǎn)速度”的層流圖譜,研究不同工藝參數(shù)條件下的三種臨界流態(tài)的特點(diǎn)及差別,并且得到“提高流量,可以擴(kuò)大GaN薄膜生長窗口”這一結(jié)論。接著描述了反應(yīng)室噴淋高度的優(yōu)化設(shè)計(jì),發(fā)現(xiàn)反應(yīng)室噴淋高度較低時,襯底表面的TMG沉積均勻性得到了明顯改善但這樣的結(jié)構(gòu)改造雖提高了均勻性,卻犧牲了TMG利用率。本文結(jié)尾提到一種針對TMG進(jìn)口的優(yōu)化設(shè)計(jì),將TMG源集中釋放,有利于提高TMG利用率,提高利用率的同時,沉積均勻性受到較小影響。本文旨在對MOCVD反應(yīng)室內(nèi)的流場與濃度場更深入的學(xué)習(xí)研究,并將相關(guān)理論運(yùn)用到模擬仿真中,給予生產(chǎn)型MOCVD技術(shù)指導(dǎo),從而得到滿足均勻性的條件下使得TMG利用率盡可能高且側(cè)壁零沉積的生長工藝條件。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN304.055

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳傳牧;左然;劉鵬;童玉珍;張國義;;垂直噴淋式MOCVD反應(yīng)器中射流影響的研究[J];中國科學(xué):技術(shù)科學(xué);2014年08期

2 盧欽;左然;劉鵬;童玉珍;張國義;;MOCVD生長AlN的化學(xué)反應(yīng)-輸運(yùn)過程數(shù)值模擬研究[J];人工晶體學(xué)報(bào);2014年05期

3 孟大偉;何金澤;夏云彥;;箱式Y(jié)JKK緊湊型中型高壓電動機(jī)全域流體預(yù)測[J];電機(jī)與控制學(xué)報(bào);2012年12期

4 徐楠;左然;何曉q;于海群;;垂直轉(zhuǎn)盤式MOCVD反應(yīng)器中GaN化學(xué)反應(yīng)路徑的影響研究[J];人工晶體學(xué)報(bào);2012年04期

5 許積文;張嘯;王華;楊玲;任明放;袁昌來;;超聲噴霧熱解法一步合成CuInS_2薄膜及其性能研究[J];太陽能學(xué)報(bào);2012年07期

6 王智平;趙靜;王克振;;化學(xué)沉積參數(shù)對CdS薄膜前驅(qū)物利用率的影響[J];功能材料與器件學(xué)報(bào);2012年01期

7 于海群;左然;陳景升;彭鑫鑫;;MOCVD水平式反應(yīng)器中熱泳力對沉積過程中反應(yīng)前體濃度分布的影響分析及數(shù)值模擬[J];人工晶體學(xué)報(bào);2011年04期

8 于海群;左然;陳景升;;一種多噴淋頭式MOCVD反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬[J];人工晶體學(xué)報(bào);2011年04期

9 彭鑫鑫;左然;于海群;陳景升;;多片式熱壁MOCVD反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬分析[J];人工晶體學(xué)報(bào);2011年01期

10 李志明;郝躍;張進(jìn)成;許晟瑞;畢志偉;周小偉;;氮化物MOCVD反應(yīng)室流場的仿真與分析[J];人工晶體學(xué)報(bào);2010年01期

，

本文編號：1168746