用于GaN材料制備的MOCVD系統(tǒng)反應室模擬.pdf

1、GaN，作為第三代半導體材料，因其優(yōu)越的特性，日益成為研究的重點，在微電子和光電子領(lǐng)域具有十分廣闊的應用優(yōu)勢和發(fā)展前景。但是，目前國內(nèi)用于制備GaN的MOCVD反應器研究明顯落后于世界先進水平，反應器的制備僅局限于若干研究單位用于實驗室研究，對于反應器設計和優(yōu)化的研究工作開展的很少。因此，很有必要研究GaN材料在不同形狀MOCVD反應室中的生長規(guī)律。 本論文即在此背景下利用PROCOM軟件模擬了臥式和立式MOCVD兩種形狀反應室

2、中的氣體濃度分布和溫度場分布，研究了多種生長參數(shù)對GaN材料生長環(huán)境、生長速率和均勻性的影響。本文的主要工作如下：1.建立臥式MOCVD反應室模型，也制定了反應室中氣相反應和表面沉積反應方程模型。在理想情況下，模擬了反應室中GaN材料的生長速率與N2流量、NH3流量、TMGa流量、Ⅴ/Ⅲ比率、生長溫度、反應室壓強等生長參數(shù)的關(guān)系。GaN生長速率隨TMGa流量增加而增加，隨N2流量的增加而降低，但與Ⅴ/Ⅲ比率沒有直接的關(guān)系。生長溫度選取的

3、合理范圍定在900～1050℃之間，反應室壓強對生長速率的影響不大，根據(jù)不同的生長條件合理地傾斜基座角度可以提高材料的均勻性。 2.依照西安電子科技大學立式MOCVD原型建立立式反應室模型，并模擬了反應室中流場、溫度場分布和生長速率分布。結(jié)果表明基座邊緣的溫度場梯度較大，從基座中心向外，氣流由稀疏變?yōu)槊芗恢行牡纳L速率最低，邊緣的生長速率最高；發(fā)現(xiàn)隨著N2流量的增加，基座上方的溫度場分布受到了壓制，等溫線更加靠近基座邊緣，有利