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PolySim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.     

纳米晶粒多晶Si薄膜的低压化学气相沉积

利用低压化学气相沉积(LPCVD)方法,以充Ar的SiH4作为反应气体源,在覆盖有热生长SiO2层的p-(100)Si衬底上制备了具有均匀分布的纳米晶粒多晶Si膜(nc-poly-Si).采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和拉曼谱等检测手段,测量和分析了沉积膜层的表面形貌、晶粒尺寸与密度分布等结构特征.结果表明,nc-poly-v膜中Si晶粒的尺寸大小和密度分布强烈依赖于衬底温度、SiH4浓度与反应气压等工艺参数.典型实验条件下生长的Si纳米晶粒形状为半球状,晶粒尺寸约为40nm,密度分布约为4.0×1010cm-2和膜层厚度约为200nm.膜层的沉积机理分析指出,衬底表面上Si原子基团的吸附、迁移、成核与融合等热力学过程支配着nc-poly-Si膜的生长.     

On the Chemical Reaction Mode of Polysilicon Deposition from Silane

Silane decomposition and silicon layer growth will be described by way of theory taking into account heterogeneous as well as homogeneous reaction mode and 1st as well as 0.5th order of the chemical reaction. Comparing axial layer growth rate distribution and total substrate surface area effect on the latter with respect to theoretical and experimental results (for the process conditions investigated), it will be shown that the deposition of undoped poly silicon is characterized by a heterogeneous reaction mode, whereas chemical reaction is of first reaction order in the temperature range above 973 K and of 0.5th reaction order below 973 K. The deposition kinetics of strongly in-situ phosphorus doped poly silicon is shown to be in agreement with a homogeneous reaction mode of 0.56^th reaction order.     

化学气相沉积法制备ZnSe微球

采用化学气相沉积方法,以MiSe2为前驱体,制备出尺寸均匀、分散度好的ZnSe微球.通过XRD、EDS和FESEM对产物的结构、成分和形貌进行了测试与表征.结果表明:所得ZnSe微球为立方闪锌矿结构,直径在800～1000 nm之间,具有近于理想的化学计量比.变温光致发光谱研究表明,ZnSe微球在550～640 nm处存在与Zn空位及杂质能级相关的发光峰.     

化学气相沉积金刚石薄膜成核机理研究

本文综述了在化学气相沉积（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ,ＣＶＤ）金刚石薄膜过程中非金刚石衬底表面金刚石成核机理研究进展。主要讨论了衬底表面缺陷诱导金刚石成核模型,指出最大原子团的存在决定了金刚石成核是否能够在衬底表面发生;分析了金刚石在非金刚石衬底成核时的过渡层问题,提出了过渡层存在机理;对于在等离子体ＣＶＤ中的偏压增强金刚石成核效应,提出的负偏压离子流增强成核模型和正偏压电     

微波等离子体化学气相沉积设备微波系统的仿真优化与验证

微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法产生的等离子体密度高,材料外延生长过程可控性好且洁净度高,是制备高质量金刚石膜的重要方法.基于谐振腔理论和三维全波电磁场仿真,对MPCVD设备微波系统中谐振腔、模式转换器、样品托等影响微波传输效率及电场分布形态的部件进行设计和优化,并通过对微波传输系统关键参量的测试和监控,研究系统调试变量对金刚石外延生长的影响.基于自研的MPCVD设备,实现较高品质金刚石膜的合成,金刚石有效生长区域为?50 mm圆面,外延生长速度10～25μm/h,单晶样品的表征结果显示合成的金刚石透光率接近理论值,材料的结晶程度良好,氮、硅等杂质含量较低.     

化学气相沉积(CVD)金刚石研究现状和发展趋势

化学气相沉积(CVD)技术的发展使得金刚石优异的综合性能得以充分发挥,在诸多领域获得应用,并有可能实现跨越式的发展。色心使得金刚石量子加速器初步显示了巨大可行性,包括紫外激光写入窗口等诸多应用场景将金刚石的光、电、热和力学综合优势发挥到了极致,超宽禁带金刚石半导体应用将很快实现,金刚石的散热应用也在不断拓展。本文在总结CVD金刚石的制备方法和性能特点的基础上,根据金刚石的本征特点和应用领域,将其分为量子级、电子级、光学级、热学级和力学级五类,对各类金刚石的研究和应用状况进行了详细阐述,进一步明晰CVD金刚石目前的发展状态,对研判其未来发展趋势有重要意义。