MOCVD加热系统研究

论文摘要

金属有机物化学气相沉积(MOCVD, Metal Organic Chemical Vapor Deposition)是业界生产半导体光电器件和微波器件的关键设备。加热系统是MOCVD系统的重要组成部分。每个新颖的反应室设计,都需要与之相匹配的加热装置和控制技术。本文分析了现有MOCVD设备的加热系统,对红外辐射加热和高频感应加热进行了对比分析,探讨了各自的加热特点。本文从基础理论到实际应用,对红外辐射加热器和高频感应加热器的应用、选材等进行了讨论。采用数值模拟的方法对红外辐射加热器和高频感应加热器进行了结构优化设计,并研究了其安装精度要求。结果表明:对红外辐射加热器1)对丝状红外辐射加热器而言,电阻丝布置的均匀性决定了石墨基座表面温度分布的均匀性;有必要使石墨基座旋转起来,这样可使丝状加热均匀性提高20%;2)对片状红外辐射加热器而言,电阻片的形状与石墨基座表面温度均匀性密切相关;片状加热器安装要求低于丝状加热器;3)红外辐射加热器与石墨基座的高平行度对石墨基座表面的温度均匀性影响很大。对高频感应加热器1)通电导线的空间布置,特别是外圈导线的布置决定了加热均匀性;2)加热均匀性很好,石墨基座表面温度偏差只有0.3℃;3)高频感应加热器的安装要求比红外辐射加热器高,加热器与基座之间必须保持高平行度。为保证设备安全可靠运行,必须把高温区域与外界隔绝起来。基于CFD技术,本文对MOCVD设备中几处需冷却的地方进行模拟设计,确定了几何结构。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 MOCVD 概述
• 1.2 MOCVD 加热系统
• 1.3 MOCVD 国内外研究现状
• 1.4 本文研究的目的和意义
• 1.5 本文研究的主要内容和方法
• 2 红外辐射加热器
• 2.1 红外辐射加热原理
• 2.2 红外辐射加热特点及应用
• 2.3 红外辐射加热器的模拟设计
• 2.4 红外辐射加热器的安装要求
• 2.5 高温加热器中各处电阻计算
• 2.6 本章小结
• 3 高频感应加热器
• 3.1 感应加热原理
• 3.2 感应加热特点及其应用
• 3.3 高频感应加热器模拟设计
• 3.4 高频感应加热器的安装要求
• 3.5 本章小结
• 4 MOCVD 系统冷却设计
• 4.1 冷却设计的CFD 技术基础
• 4.2 石墨基座的冷却设计
• 4.3 加热器腔体壁面的冷却设计
• 4.4 反应废气的冷却设计
• 4.5 本章小结
• 5 总结及展望
• 5.1 总结
• 5.2 今后工作的建议及展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文