流态化多晶硅化学气相沉积过程的数值模拟

利用基于欧拉-欧拉两相流模型,建立硅烷热分解的均相和非均相反应模型,模拟了二维流态化的多晶硅化学气相沉积过程,以及硅烷、硅烯和硅沉积速率在反应器中的分布规律.模拟结果表明多晶硅的沉积主要发生在流化床中的密相区及气泡的周围,浓度相对较小的硅烯非均相反应对多晶硅沉积的贡献约为硅烷的10;.分析了硅烷入口浓度和反应温度对硅沉积速率及转化率的影响,模拟的硅沉积速率与文献中的实验数据做了比较.     

多晶硅化学气相沉积过程气相与表面反应模拟验证

针对SiHCl3-H2体系下硅的化学气相沉积过程,采用边界层反应模型和Chemkin模拟软件,耦合不同气相与表面化学反应机理,对不同条件下硅的沉积速率,高温下HCl气体对硅表面的侵蚀速率进行了模拟计算.与文献报道的三组实验数据进行对比,验证现有反应机理的模拟精度,确定一套修正化学反应机理可以较为准确地预测工业级西门子多晶硅还原炉条件下多晶硅的沉积速率.     

三氯氢硅和氢气系统中多晶硅化学气相沉积的数值模拟

本文建立了三氯氢硅和氢气系统中混合气体动量、热量和质量同时传递,并且耦合气相反应、表面反应的多晶硅气相沉积模型,利用流体力学计算软件(Computational Fluid Mechanics, CFD)Fluent6.2数值分析了气体进口速率、反应压力、表面温度和气体组成对硅化学气相沉积特性的影响,数值结果表明计算结果与相关实验数据吻合较好.分析表明在一定的条件下,硅沉积速率随温度、压力的升高而增加,在氢气浓度较高的情况下,硅沉积速率随氢气浓度增加而线性地降低.     

三氯氢硅和氢气系统的气相沉积三维模拟

建立了氢气和三氯氢硅系统的多晶硅气相沉积反应模型,通过Chemkin4.0耦合气相反应、表面反应机理,利用流体力学软件Fluent 6.3.26数值求解.根据模拟结果绘制了进气温度、进气组成、沉积表面温度以及反应压力与硅沉积速率的关系曲线,阐述了这些条件对于硅沉积速率的影响,同时把模拟结果与文献中的实验数据和计算结果进行对比.结果表明,硅沉积速率随反应温度和反应压力的提高而提高,随进气温度的提高而提高,当氢气摩尔组成低于0.8时,与氢气物质的量组成成正比,氢气物质的量组成大于0.8时,与氢气摩尔组成成反比.     

硅烷热分解生产多晶硅的三维模拟

本文建立了硅烷和氢气体系中气体动量、热量和质量同时传递,并且耦合硅烷热分解反应的多晶硅气相沉积模型,选择适宜的物理模型和边界条件通过流体力学软件Fluent 6.3.26进行数值模拟.之后模拟了进气组成、反应温度、反应压力及进口速度等因素对沉积特性的影响,得到结论:当进气组成、反应温度和反应压力增大时,硅的沉积速率增大、单位能耗降低;当进气速度增大时,硅的沉积速率和单位能耗均呈增大趋势;在进口区域硅沉积速率随着硅棒延伸增大,在离进口较远的区域,硅沉积速率随着硅棒延伸而减小.     

基于PolySim电子级多晶硅还原炉三维数值模拟

利用Poly Sim软件建立了国内电子级多晶硅9对棒现役还原炉的三维模型,对还原炉内部的流动、传热进行了数值模拟,得到还原炉内部流场、温场以及硅棒表面温度的分布情况,指出硅棒桥接附近气体流速较小、气体温度及硅棒表面温度过高是该区域沉积不均匀的主要原因。和实际生产结果对比表明,模拟计算数据的误差不超过5%。     

硅烷热解多晶硅气相沉积反应模型分析与验证

在综述现有硅烷热解反应机理的基础上,针对Ho等人提出的气相和表面反应机理,采用二维边界层反应模型和CHEMKIN软件,对水平单基片CVD反应器进行模拟分析,计算结果与文献报道的实验数据拟合良好;通过改变硅烷进气浓度和进气温度,分析沉积速率的变化和各表面反应的贡献率,得到硅微粉再沉积过程随浓度和温度的变化规律;使用上述机理模型,计算了硅烷流化床对应的操作温度和硅烷浓度条件下的沉积速率,与文献报道测量结果比较,误差在合理范围,表明该机理适用于硅烷流化床化学气相沉积过程的CFD耦合模拟.     

化学气相沉积法生长石墨烯的研究

以甲烷为碳源,原铜箔和用过硫酸铵清洗过的铜箔为衬底,对比研究了铜的表面结构、生长温度及冷却速率对石墨烯CVD法生长的影响.研究发现经过处理的铜箔表面粗糙度小,显微结构精细,化学活性高,更有利于石墨烯的快速形核与生长.而原铜箔因表面粗糙度大,存在大量粗大纹理结构,化学活性低,使得石墨烯的形核生长需要更高的温度.因而,对于不同衬底,选择合适的生长温度至关重要.而提高冷却速率有利于获得大尺寸、高质量并具有原生生长形貌的石墨烯.     

ZnS晶体的化学气相沉积生长

本文报道了用化学气相沉积(CVD)法生长ZnS透明多晶体的实验结果,对生长的晶体的物理化学性能进行了测试,讨论了化学气相沉积工艺中影响ZnS晶体质量的因素.结果表明:选用固体硫作原料,用化学气相沉积方法,可以沉积出透明ZnS多晶体;它的透过性能极其优异,在6.2μm处无吸收峰,在中、长波红外透过率可达70;以上.     

衬底温度对电子辅助增强化学气相沉积金刚石膜的影响

本工作采用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法,对以CH4/H2为源气体的电子助进化学气相沉积(EACVD)金刚石薄膜的气相动力学过程进行了模拟.提出了衬底温度的空间梯度变化模型,研究了衬底温度对EACVD气相过程中的电子群行为以及H2和CH4分解过程的影响.结果表明:电子平均温度随着衬底温度的升高而升高;当气压较低时,分解得到的成膜关键粒子H、CH3数量随衬底温度的增大而减少;而当气压较高时,H、CH3数目随衬底温度的增大而增大;衬底温度主要改变了衬底表面附近的化学反应动力学过程,从而对薄膜质量产生了决定性的影响.