氢化物气相外延生长GaN的数值模拟

发布时间：2017-03-30 13:07

  本文关键词：氢化物气相外延生长GaN的数值模拟，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 本文采用有限元分析软件,根据数值模拟原理,对生长GaN用的氢化物气相外延(HVPE)反应室进行了模拟。网格划分采取非结构网格与适应性网格相结合的方式。 对衬底高度的改变(即改变源气体出气口到衬底之间的距离)是否影响GaCl和NH_3的浓度分布进行了二维与三维的模拟计算,通过对GaCl和NH_3摩尔浓度矢量图和XY Plot图的分析,发现衬底高度的改变对GaCl和NH_3在衬底表面的分布都有一定的影响,认为衬底高度的改变使得气体输运到衬底表面的距离发生了改变,随着距离的增大,气体向四周扩散或形成涡流。距离控制在10-20mm之间有利于GaCl和NH_3在衬底上方的浓度分布。 对主载气N_2的入口流速是否影响源气体的浓度分布进行了二维与三维的模拟计算,在二维计算中流速的改变对GaCl和NH_3在衬底上方的浓度影响不大;在三维模拟中由于NH_3管道的位置,发现N_2与NH_3之间相互影响较大,且认为这和管道的布局有关,在原来的基础上又增加了两个N_2管道和一个NH_3管道,这样均匀性得到了明显改善。 三维模拟中能够实现衬底的旋转,就衬底转速的改变造成的影响进行了模拟计算,发现衬底转速对GaCl和NH_3的分布影响不是很大,有利于NH_3在衬底上方的均匀扩散,建议采取小转速。 利用模拟软件大大节省了实验成本,为制备高质量GaN的最佳生长工艺提供了理论依据,对实际生长有一定的指导作用。
【关键词】：GaN 氢化物气相外延 数值模拟
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TN304.055
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• §1-1 GaN材料的性质及应用10-14
• 1-1-1 GaN的相态与结构10-12
• 1-1-2 GaN的化学性质12
• 1-1-3 GaN的电学性质12
• 1-1-4 GaN的光学性质12
• 1-1-5 GaN材料的应用前景12-14
• §1-2 外延GaN薄膜的生长技术及衬底材料14-16
• 1-2-1 金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术14
• 1-2-2 分子束外延(MBE)技术14-15
• 1-2-3 卤化物气相外延(HVPE)技术15
• 1-2-4 衬底材料15-16
• §1-3 HVPE生长GaN的研究进展16-18
• §1-4 本文主要研究内容18-19
• 第二章 流体力学基本知识和计算流体力学相关理论19-26
• §2-1 流体力学基本知识19-22
• 2-1-1 流体基本物理性质19-20
• 2-1-2 描述流体运动的方法20
• 2-1-3 流体力学中的几种基本方程20-22
• §2-2 计算流体力学相关理论22-26
• 2-2-1 计算流体力学概念22-24
• 2-2-2 常用的数值方法介绍24-25
• 2-2-3 模拟的主要步骤25-26
• 第三章 HVPE系统反应室的二维模拟计算26-37
• §3-1 HVPE系统二维模型的建立26-29
• §3-2 边界条件29-30
• §3-3 衬底高度的改变对气流浓度场的影响30-33
• 3-3-1 计算模型30
• 3-3-2 结果与分析30-33
• §3-4 主载气N_2的流量对气流浓度场的影响33-36
• 3-4-1 计算模型33
• 3-4-2 结果与分析33-36
• §3-5 小结36-37
• 第四章 HVPE系统反应室的三维模拟计算37-56
• §4-1 HVPE系统三维模型的建立37-38
• §4-2 边界条件38
• §4-3 衬底高度的改变对气流浓度场的影响38-44
• 4-3-1 计算模型38
• 4-3-2 结果与分析38-44
• §4-4 主载气N_2的流量对气流浓度场的影响44-49
• 4-4-1 计算模型44
• 4-4-2 结果与分析44-49
• §4-5 衬底转速的改变对气流浓度场的影响49-55
• 4-5-1 计算模型49-50
• 4-5-2 结果与分析50-55
• §4-6 小结55-56
• 第五章 结论56-57
• 参考文献57-61
• 致谢61-62
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果62

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 翟静会;垂直式HVPE系统制备GaN衬底材料的数值模拟研究[D];河北工业大学;2011年

  本文关键词：氢化物气相外延生长GaN的数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：277186