金属有机化学气相沉积薄膜制备中传热传质的数值模拟

作     者：蔡茜茜 雷知迪 丁珏 翁培奋 CAI Xi-xi;LEI Zhi-di;DING Jue;WENG Pei-fen

作者机构：上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 

基　　金：上海市科委重大科技专项基金资助项目(13111102300) 

出 版 物：《上海大学学报（自然科学版）》 (Journal of Shanghai University:Natural Science Edition)

年 卷 期：2015年第21卷第6期

页      码：732-741页

摘      要：建立水平式Ga As的金属有机化学气相沉积(metal-organic chemical vapor deposition,MOCVD)数学模型,采用求解压力耦合方程的半隐式(SIMPLE)算法对反应气体流动进行二维数值模拟,并基于边界层动量、热量与扩散传质的相关理论分析了薄膜制备过程中化学组分的输运,以及反应前驱物与气相之间的传热过程.计算所得的Ga As生长速率与实验结果吻合较好.同时,数值讨论了反应器进气流量、操作压力以及基底温度对Ga As生长速率的影响.薄膜生长的速率峰值随入口气体速度的升高而有所增大,但薄膜生长逐渐趋于不均匀性.因此,选取气流速度为0.104 m/s.薄膜生长速率随着操作压力的增大而增大,当压力为6 k Pa时,Ga As生长速率较压力为2 k Pa时提高了223%,薄膜具有较好的生长速率和均匀性.基底温度对薄膜生长速率影响显著,在1 050 K时薄膜有良好的生长速率和均匀性,Ga As生长速率比温度为950 K时提高了123%.研究结果为优化MOCVD反应条件及其反应器的结构设计提供了理论依据.

主 题 词：金属有机化学气相沉积 GaAs 薄膜生长速率 扩散边界层 数值模拟 

学科分类：08[工学] 0805[工学-能源动力学] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1007-2861.2014.02.008

馆 藏 号：203597723...