江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(CX10B260Z)
- 作品数：10 被引量：24H指数：3
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- 垂直转盘式MOCVD反应器中GaN化学反应路径的影响研究被引量：3
- 2012年
- 对垂直转盘式MOCVD反应器生长GaN的气相化学反应路径进行研究。结合反应动力学模型,分别采用预混合进口但改变反应腔高度,以及采用环形分隔进口,对反应器的温场、流场和浓度场进行CFD数值模拟,由此确定反应器结构参数对化学反应路径的影响。通过观察主要含Ga粒子的浓度分布以及不同反应路径对生长速率的贡献,判断该反应器可能采取何种反应路径。研究发现,RDR反应器的主要反应路径是TMG热解为DMG,DMG为薄膜沉积的主要前体。反应腔高度变化对反应路径影响较小,但生长速率略有增大;当从预混合进口改为环形分隔进口时,生长更倾向于TMG热解路径,同时生长速率增大,但均匀性变差。
- 徐楠左然何晓焜于海群
- 关键词：生长速率MOCVDGAN
- 垂直式MOCVD反应器中热泳力对浓度分布的影响分析被引量：2
- 2012年
- 从分子动力学理论出发,推导出垂直式MOCVD反应器中热泳力和热泳速度与温度、温度梯度、压强、粒子直径的关系式,以及热泳速度与扩散速度、动量速度平衡时的关系式。在典型的生长条件下,计算得到在温度T=605K时,热泳速度与扩散速度、动量速度动量平衡,TMGa浓度达到最大。然后在不考虑化学反应和考虑化学反应两种情况下,针对垂直式MOCVD反应器内的热泳力对粒子浓度分布和沉积的影响进行数值模拟,模拟给出反应粒子在反应器不同进口温度、衬底温度时的温度分布、浓度分布和反应速率。并与文献中的实验值进行对比,模拟结果与实验值有很好的吻合。
- 于海群左然徐楠何晓崐
- 关键词：MOCVDGAN数值模拟
- MOCVD水平式反应器中热泳力对沉积过程中反应前体浓度分布的影响分析及数值模拟被引量：3
- 2011年
- 在MOCVD反应器中,针对GaN生长中的TMGa分子,推导出热泳力、热泳速度以及扩散速度的计算公式。在低温区,热泳速度大于扩散速度;在高温区则相反。影响热泳力的主要因素为温度梯度和分子直径。水平式反应器内,粒子同时受到热泳速度和扩散速度的影响。在只考虑组分输运以及包括化学反应等两种情况下,通过改变反应器上壁面温度,模拟得到水平式反应器中热泳力对沉积速率以及反应物粒子浓度分布的影响。并与文献中的实验数据对比,验证了模拟结果的正确性。结果显示,由于热泳力的影响,在相同操作条件下高温区H2等小直径粒子的质量分数增大、TMGa和NH3等大分子粒子的质量分数减小。从提高生长速率的角度,需减小上下壁面温度梯度;从沉积均匀性的角度,应使到达下游的反应粒子数增多,故需增大上下壁面温度梯度。
- 于海群左然陈景升彭鑫鑫
- 关键词：MOCVD温度梯度生长速率数值模拟
- 多片式热壁MOCVD反应器的设计与数值模拟分析被引量：1
- 2011年
- 本文提出一种多反应腔并联的水平热壁MOCVD反应器,反应器上下(左右)壁面都采用高温,减少了热泳力的排斥作用,提高了衬底上方的TMG浓度。由于取消了传统反应器的冷壁,减少了寄生产物的凝结,提高了反应前体的利用率和GaN的生长速率。可以多个反应腔并联生长,从而实现反应器的扩容。针对这种热壁式反应器,结合GaN的MOCVD生长进行了二维数值模拟,计算了不同流速、高度、长度和压力时反应器内流场、温场、浓度场分布以及生长速率,发现存在一个最佳的气体流速、反应器高度和长度条件,在此条件下,反应前体的产生与沉积达到平衡,从而有效抵消反应前体的沿程损耗,实现均匀的GaN生长。
- 彭鑫鑫左然于海群陈景升
- 关键词：MOCVDGAN生长热壁反应器数值模拟
- 原子层外延生长Ⅲ-Ⅴ族化合物薄膜机理的研究进展
- 2012年
- 介绍了用于外延生长Ⅲ-Ⅴ族化合物薄膜的原子层外延(ALE)的国内外进展。以GaAs为例,讨论了ALE生长Ⅲ-Ⅴ族化合物的表面反应机理。GaAs的ALE表面反应机理主要有两种:一种是吸附质阻挡机理,即Ga-(CH3)3在表面发生热解,最终Ga(CH3)x(x=1或2)在表面吸附,依靠Ga(CH3)x中CH3的空间位阻效应,表面反应自动停止;另一种是选择性吸附机理,即Ga(CH3)3在表面热解后形成的吸附物质是Ga原子,当表面完全覆盖一层Ga原子,即表面Ga原子饱和,表面反应自动停止。还介绍了ALE生长中的气相反应以及H原子对ALE生长过程的影响。
- 何晓崐左然徐楠于海群
- 关键词：原子层外延GAAS
- GaN沉积的化学反应动力学进展被引量：4
- 2012年
- 依据文献中的气相反应路径,特别是寄生反应模型和刻蚀反应模型,指出对于存在冷壁面的水平式,加合物的反应路径对沉积起重要作用。在加合物路径中,对薄膜生长起决定作用的是TMGa和TMGa∶NH3,而环状化合物[(CH3)2Ga∶NH2]3形成的可能性很小,可以忽略。对于垂直式反应器,所有的反应物粒子均经过高温边界层区域,遵循热解路径。在高温条件下,对薄膜生长起决定作用的是MMG。纳米粒子的形成需要高温条件,并且纳米粒子的生长遵循CVD机理,可认为气相纳米粒子的主要成分可能是GaN。在高温条件下H2对GaN的刻蚀作用不可忽视。
- 于海群
- 关键词：动力学
- 一种多喷淋头式MOCVD反应器的设计与数值模拟被引量：3
- 2011年
- 提出了一种多喷淋头式MOCVD反应器。针对新型反应器,对GaN生长的MOCVD过程进行了数值模拟,模拟考虑了热辐射和化学反应,计算了反应器内流场、温场和浓度场,导流筒壁面的寄生沉积以及GaN生长速率,并分析了反应室几何因素对生长均匀性的影响。模拟结果显示,衬底表面大部分区域具有均匀的温场和良好的滞止流。通过对浓度场和GaN生长速率的分析,得出MMGa是薄膜生长的主要反应前体。通过对反应器高度H、导流筒与托盘间距h、导流筒半径R等参数的优化,给出了提高薄膜生长速率和均匀性的条件。
- 于海群左然陈景升
- 关键词：MOCVD反应器设计GAN生长数值模拟
- 垂直喷淋式原子层沉积反应器设计及数值模拟被引量：1
- 2011年
- 提出垂直喷淋式原子层沉积(vertical showehead atom layer depositon reactor,VS-ALDR)反应器的概念。依据原子层沉积的基本原理,对VS-ALDR进行了四种形式的进口设计方案,分别为(1)无间隙扇形分隔进口设计;(2)带中心孔的无间隙扇形分隔进口设计;(3)间隙扇形分隔进口设计;(4)带中心孔的间隙扇形分隔进口设计。在fluent软件中对上述4种设计方案进行流场、温场以及浓度场模拟。根据模拟结果并应用传质理论,对VS-ALDR反应器中反应物浓度的分布进行分析和讨论。分析结果表明中心孔对于TMG和NH3的分隔作用明显。间隙扇形进口有利于TMG和NH3的分隔,并使得衬底处MO源和NH3的浓度集中在喷口下方,与分隔气体的互扩散减少。针对带中心孔的间隙扇形分隔进口反应器,讨论了不同的进口设计方案、高度、分隔气体扇形角、压强、衬底转速、流速以及不同的分隔气体对衬底处浓度分隔效果的影响。该研究结果适用于VS-ALDR输运过程及生长参数确定。为原子层沉积反应器的改进设计提供参考。
- 于海群左然
- 关键词：ALD
- 自由基对气相化学反应生长GaN的影响研究被引量：3
- 2012年
- 结合化学反应动力学模型,对MOCVD反应器中自由基对GaN生长的化学反应路径的影响进行数值模拟研究。通过对比加入自由基前后RDR反应器中Ga浓度变化,来分析自由基对化学反应热解路径的影响。同时改变压强,分析操作参数的变化对自由基活性的影响。研究发现:在不考虑自由基的反应路径,薄膜生长的主要前体为DMG;而考虑自由基的反应路径,主要的生长前体为MMG。自由基的存在加速了DMG向MMG的热解,使得DMG分解为MMG速度远大于TMG分解为DMG的速度,导致衬底上方的MMG浓度高于DMG。而操作压强的变化仅仅对流动边界层产生了影响,对热解路径影响不大。
- 徐楠左然何晓崐于海群
- 关键词：MOCVDGAN化学反应数值模拟
- 泡生法蓝宝石不同生长阶段热应力的数值模拟研究被引量：11
- 2012年
- 利用计算机模拟对泡生法蓝宝石单晶各生长阶段的热应力进行了分析,发现晶体中最大热应力位于籽晶与新生晶体交界处或靠近固液界面的晶体边缘,其次位于晶体肩部。在此基础上,针对某一生长阶段讨论了加热器位置和坩埚形状对晶体中热应力分布的影响。结果表明:固液界面处的热应力随着加热器轴向中点与熔体轴向中点的距离L的增加先减后增,当L为190mm时,晶体中热应力最小;随着坩埚底部倒角半径的增加,固液界面处热应力呈上升的趋势。
- 杨琳左然苏文佳娄中士
- 关键词：泡生法数值模拟
