基于有限元的MOCVD基座不稳定温度场的研究
发布时间：2021-10-15 04:37
金属有机物化学气相沉积（Metal-organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD）是制备微电子和光电子领域所需的半导体薄膜材料的最主要技术。这些领域对薄膜材料厚度的均匀性、组成的均匀性、层与层之间的界限要求非常严格,而影响材料这些属性的关键因素就是MOCVD设备反应室石墨基座上表面的温度均匀性。本文基于有限单元法利用C++编程语言开发了MOCVD石墨基座温度场的专用仿真软件,并以该软件为平台对石墨基座的加热过程进行了数值模拟,研究了石墨基座和加热器结构参数对石墨基座温度场的影响,本文的主要工作和结论如下:（1）对石墨基座和加热器的结构模型和计算模型进行了基本假设,通过对热传递和辐射换热原理的研究,确定了有内热源的二维轴对称不稳定温度场的微分方程和定解条件,提出了热物性参数的非线性问题的处理方法,推导了有限元法的不稳定温度场的求解计算过程。（2）利用C++编程语言开发了MOCVD石墨基座温度场的专用仿真软件,改进了逐点插入的Lawson网格划分算法,研究了稀疏矩阵的二维链表存储法及矩阵方程的求解方法,通过具体的编程实现验证了网格划分算法的稳定性以及稀疏矩...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MOCVD反应流程
西安电子科技大学硕士学位论文1）源供给系统与气体输运系统CVD 的源材料气体存储在特制的鼓泡器内，将载气通入鼓泡器，源的携带下通过密封的管道系统进入反应室。半导体材料生长对各种成很高的要求，这就需要在各气体的管道入口处安装精准的、反应速度感器和电磁气阀，分别做为控制系统的输入和输出的执行部件。图 1技大学自主研发的 MOCVD 设备的源供给系统。
为大尺寸的石墨基座加热，基于电阻式加热的这些优点已经成为主流 MOCVD 设备的加热方式。图 1.3 是电阻片加热器的三维模型图。图1.3 电阻片加热器的三维模型（3）尾气处理及安防报警系统在反应室内，大部分源材料气体参与了化学反应，反应生成物沉淀在外延衬底上，残余气体和反应生成的废气需要排出，这些气体往往对人体有害而不能直接排到大气环境中，需要做一定化学处理。一般的处理方法是：先对尾气进行高温处理使其热分解，再通入装有 KMnO4 溶液的吸滤瓶进行处理；也可以将尾气用硫酸或氢氧化钠溶液处理；也可以用雾化的水去淋洗尾气。图 1.4 是西安电子科技大学自主研发的MOCVD 设备的尾气处理系统。图1.4 MOCVD 设备的尾气处理系统MOCVD 设备生长材料所需的载气有易燃易爆气体（如氢气），在尾气中有有毒气体。尽管 MOCVD 设备有密封性设计，但是也难免会发生意外事故造成气体泄漏
【参考文献】：
期刊论文
[1]氮化镓MOCVD感应加热装置的优化设计[J]. 徐龙权,刘新卫,唐子涵,方颂. 机械科学与技术. 2017(12)
[2]辐射板对垂直壁面角系数的近似求解[J]. 胡健,李念平,李胜兵. 科学技术与工程. 2017(20)
[3]真空绝热板导热系数快速测量方法的研究[J]. 黄俊,冯勇建. 真空科学与技术学报. 2014(11)
[4]基于有限元法对电子束熔炼提纯钨过程的温度场模拟[J]. 刘文胜,刘书华,龙路平,马运柱,刘业. 稀有金属. 2014(04)
[5]基于虚拟仪器LabView的数字相敏检波算法仿真研究[J]. 梁培艳. 电子质量. 2012(08)
[6]二重积分的“变量替换”问题[J]. 董化玲,董立华,刘艳芹. 菏泽学院学报. 2011(02)
[7]大尺寸MOCVD加热器的模拟仿真[J]. 陈倩翌,甘志银,胡少林. 科技传播. 2011(01)
[8]聚合物板材加热过程温度分布热电模型研究[J]. 邹恒,张长胜,田永利. 江西科学. 2010(06)
[9]基于铂电阻传感器的高精度温度检测系统设计[J]. 张瑜,张升伟. 传感技术学报. 2010(03)
[10]Direct3D构建三维数字地面模型应用探讨[J]. 孟杰. 科技信息. 2010(01)
博士论文
[1]感应加热式MOCVD反应室的仿真与设计[D]. 李志明.西安电子科技大学 2011
[2]基于二次开发的PC桥梁三维仿真分析关键技术研究[D]. 周小勇.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]卷烟企业卷接包车间生产物流评价与仿真研究[D]. 袁华兵.湖南大学 2014
[2]两段式塔式太阳能电站系统及腔式吸热器设计[D]. 张文妍.华北电力大学 2014
[3]MOCVD反应室温度场的研究[D]. 李琼.南昌大学 2013
[4]辽宁省计量科学研究院型式评价管理系统的设计与实现[D]. 张欢.东北大学 2013
[5]植物叶片萎蔫变形实时仿真技术研究[D]. 曹园园.燕山大学 2013
[6]基于等边三角形网格的交互式二维图像变形技术[D]. 时永杰.云南大学 2013
[7]温度、压力、水作用下软岩流变规律的研究[D]. 李迎.青岛科技大学 2013
[8]沥青混合料运料车温度场模型构建与程序开发[D]. 赵美淇.长安大学 2012
[9]铝镓氮电子阻挡层对绿光LED性能影响的研究[D]. 曾梦麟.湖南大学 2012
[10]GaN-MOCVD反应室的CFD数值模拟计算[D]. 刘红才.西安电子科技大学 2012
本文编号：3437433
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MOCVD反应流程
西安电子科技大学硕士学位论文1）源供给系统与气体输运系统CVD 的源材料气体存储在特制的鼓泡器内，将载气通入鼓泡器，源的携带下通过密封的管道系统进入反应室。半导体材料生长对各种成很高的要求，这就需要在各气体的管道入口处安装精准的、反应速度感器和电磁气阀，分别做为控制系统的输入和输出的执行部件。图 1技大学自主研发的 MOCVD 设备的源供给系统。
为大尺寸的石墨基座加热，基于电阻式加热的这些优点已经成为主流 MOCVD 设备的加热方式。图 1.3 是电阻片加热器的三维模型图。图1.3 电阻片加热器的三维模型（3）尾气处理及安防报警系统在反应室内，大部分源材料气体参与了化学反应，反应生成物沉淀在外延衬底上，残余气体和反应生成的废气需要排出，这些气体往往对人体有害而不能直接排到大气环境中，需要做一定化学处理。一般的处理方法是：先对尾气进行高温处理使其热分解，再通入装有 KMnO4 溶液的吸滤瓶进行处理；也可以将尾气用硫酸或氢氧化钠溶液处理；也可以用雾化的水去淋洗尾气。图 1.4 是西安电子科技大学自主研发的MOCVD 设备的尾气处理系统。图1.4 MOCVD 设备的尾气处理系统MOCVD 设备生长材料所需的载气有易燃易爆气体（如氢气），在尾气中有有毒气体。尽管 MOCVD 设备有密封性设计，但是也难免会发生意外事故造成气体泄漏
【参考文献】：
期刊论文
[1]氮化镓MOCVD感应加热装置的优化设计[J]. 徐龙权,刘新卫,唐子涵,方颂. 机械科学与技术. 2017(12)
[2]辐射板对垂直壁面角系数的近似求解[J]. 胡健,李念平,李胜兵. 科学技术与工程. 2017(20)
[3]真空绝热板导热系数快速测量方法的研究[J]. 黄俊,冯勇建. 真空科学与技术学报. 2014(11)
[4]基于有限元法对电子束熔炼提纯钨过程的温度场模拟[J]. 刘文胜,刘书华,龙路平,马运柱,刘业. 稀有金属. 2014(04)
[5]基于虚拟仪器LabView的数字相敏检波算法仿真研究[J]. 梁培艳. 电子质量. 2012(08)
[6]二重积分的“变量替换”问题[J]. 董化玲,董立华,刘艳芹. 菏泽学院学报. 2011(02)
[7]大尺寸MOCVD加热器的模拟仿真[J]. 陈倩翌,甘志银,胡少林. 科技传播. 2011(01)
[8]聚合物板材加热过程温度分布热电模型研究[J]. 邹恒,张长胜,田永利. 江西科学. 2010(06)
[9]基于铂电阻传感器的高精度温度检测系统设计[J]. 张瑜,张升伟. 传感技术学报. 2010(03)
[10]Direct3D构建三维数字地面模型应用探讨[J]. 孟杰. 科技信息. 2010(01)
博士论文
[1]感应加热式MOCVD反应室的仿真与设计[D]. 李志明.西安电子科技大学 2011
[2]基于二次开发的PC桥梁三维仿真分析关键技术研究[D]. 周小勇.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]卷烟企业卷接包车间生产物流评价与仿真研究[D]. 袁华兵.湖南大学 2014
[2]两段式塔式太阳能电站系统及腔式吸热器设计[D]. 张文妍.华北电力大学 2014
[3]MOCVD反应室温度场的研究[D]. 李琼.南昌大学 2013
[4]辽宁省计量科学研究院型式评价管理系统的设计与实现[D]. 张欢.东北大学 2013
[5]植物叶片萎蔫变形实时仿真技术研究[D]. 曹园园.燕山大学 2013
[6]基于等边三角形网格的交互式二维图像变形技术[D]. 时永杰.云南大学 2013
[7]温度、压力、水作用下软岩流变规律的研究[D]. 李迎.青岛科技大学 2013
[8]沥青混合料运料车温度场模型构建与程序开发[D]. 赵美淇.长安大学 2012
[9]铝镓氮电子阻挡层对绿光LED性能影响的研究[D]. 曾梦麟.湖南大学 2012
[10]GaN-MOCVD反应室的CFD数值模拟计算[D]. 刘红才.西安电子科技大学 2012
本文编号：3437433
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