学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于ANSYS的MOCVD反应室有限元分析

作 者: 魏文亮
导 师: 过润秋
学 校: 西安电子科技大学
专 业: 机械电子工程
关键词: MOCVD ANSYS 感应加热 耦合
分类号: TN304.055
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 30次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
 

内容摘要


GaN,作为第三代半导体材料,因其优越的特性,日益成为研究的重点,在微电子和光电子领域具有十分广阔的应用优势和发展前景。但是,目前国内用于制备GaN的MOCVD反应室的研究明显落后于世界先进水平,反应室的制备仅局限于若干研究单位用于实验室研究,对于反应室的设计和优化等研究工作开展的很少。因此,很有必要研究和分析MOCVD反应室内的物理环境。本论文利用ANSYS软件模拟了反应室的电磁场、温度场和气流场的分布,并对其输入参数和结构进行了优化。对影响反应室内电磁场、温度场分布的感应加热条件,如电流强度、电流频率、线圈匝数等进行分析和讨论。研究结果表明:1.电流强度的改变不影响电磁场的分布,焦耳热的数值大小随着电流强度的增大而增大;2.电流频率的增加会使加热效率提高。但是集肤深度会随之降低,综合考虑,本文确定了合适的频率范围;3.随着线圈匝数的增多,磁矢势方向向石墨基座方向移动,加热效率得到了提高。同时为了提高石墨基座上的温度均匀性,通过对焦耳热分布图的比较分析,优化了线圈的位置和间距。最后对优化后模型的电磁场、温度场和气流场进行了整体模拟和分析。分析结果表明:优化后的模型石墨基座上表面的温度均匀性是完全满足材料生长要求的,而其上表面气流速度分布对于生长材料的厚度均匀性有一定的改善作用。本文模拟结果与经验公式的计算结果基本一致,优化后的模型完全满足工艺的要求,表明本文的模拟方法是可靠的,并对实际生产有指导意义。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-17
  1.1 GAN材料的发展及应用  7-8
    1.1.1 GaN材料概述  7-8
    1.1.2 GaN材料的发展历程  8
  1.2 MOCVD设备  8-14
    1.2.1 MOCVD概述  8-9
    1.2.2 MOCVD国内外研究现状  9-12
    1.2.3 MOCVD的技术的基本原理  12-14
  1.3 研究目的和主要内容  14-17
第二章 感应加热  17-25
  2.1 感应加热概述  17-18
  2.2 感应加热原理  18-21
    2.2.1 电磁感应  18-19
    2.2.2 集肤效应  19-20
    2.2.3 透入深度  20-21
    2.2.4 邻近效应和圆环效应  21
  2.3 感应加热计算中的一些问题  21-22
  2.4 传统感应加热工程计算中的不足之处  22
  2.5 电磁场计算方法  22-23
  2.6 本章小结  23-25
第三章 MOCVD反应室有限元计算模型  25-31
  3.1 有限元方法简介  25-26
    3.1.1 有限元方法概况  25
    3.1.2 有限元解题的思路  25-26
    3.1.3 有限元计算软件  26
  3.2 电磁场有限元数学模型  26-29
  3.3 温度场有限元数学模型  29-30
  3.4 本章小结  30-31
第四章 MOCVD反应室有限元分析  31-63
  4.1 ANSYS的有限元分析过程  31-32
  4.2 模型的建立  32-35
    4.2.1 几何模型的简化和建立  32-34
    4.2.2 分析单元的选择  34
    4.2.3 网格的划分  34-35
  4.3 MOCVD反应室有限元分析计算的几个问题  35-37
    4.3.1 线圈与被加热导体感生电流相互影响的处理  35
    4.3.2 材料的物理参数随温度变化的处理  35-36
    4.3.3 电磁场和温度场耦合的实现  36-37
  4.4 电磁场和温度场模拟结果  37-58
    4.4.1 电流强度对电磁场和温度场的影响  38-41
    4.4.2 电流频率对电磁场和温度场的影响  41-44
    4.4.3 线圈匝数对电磁场和温度场的影响  44-46
    4.4.4 线圈位置的确定  46-49
    4.4.5 线圈间距的确定  49-52
    4.4.6 反应室总体分析结果  52-58
  4.5 气流场的模拟  58-61
    4.5.1 反应室气流场模型的建立和网格的划分  58-59
    4.5.2 反应室气流场的模拟与结果分析  59-61
  4.6 本章小结  61-63
第五章 结论  63-65
致谢  65-67
参考文献  67-69
研究成果  69-70

相似论文

  1. 井下数据电磁感应传输方法的研究,TE928
  2. 基于Thermo-Calc三元共晶合金凝固路径的耦合计算,TG111.4
  3. 永磁磁力耦合器结构与特性研究,TH139
  4. 精密离心机动平衡系统控制方法研究,TH113.25
  5. 半透明材料辐射与相变耦合换热研究,V259
  6. 混凝土高拱坝三维非线性有限元坝肩稳定分析研究,TV642.4
  7. 电流及电场对结晶器铜板上电镀镍及其合金镀层性能的影响,TQ153.2
  8. ML模型下耦合可兴奋系统的动力学研究,Q42
  9. 水氮耦合对泸州烟区烤烟产量和质量的影响,S572
  10. 水氮耦合对宜宾植烟土壤理化性状及烟叶产质量影响的研究,S572
  11. 蒸汽管路系统结构振动研究,TK284.1
  12. 核桃破壳力试验及核桃剥壳机主要部件虚拟样机设计,S226.4
  13. 低渗透油藏水力压裂研究,P618.13
  14. 蛋膜固相萃取在环境水样微量金属元素分析中的应用,X832
  15. 碳纳米材料在痕量元素分离富集与分析中的应用研究,TB383.1
  16. 高层建筑消防炮专用灭火弹研究,TU892
  17. 水肥耦合对半冬性小麦生长发育及产量的调控效应,S512.1
  18. 基于遥感信息与模型耦合的水稻生长预测技术研究,S511
  19. 水氮耦合对日光温室标准切花菊‘神马’外观品质影响的预测模型,S682.11
  20. 基于遥感信息与模型耦合的小麦生长监测预测技术研究,S512.1
  21. 成人OSAHS手术前后鼻、咽腔及软腭的流固耦合数值分析,R766

中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 一般性问题 > 材料 > 一般性问题 > 制取方法与设备 > 半导体薄膜技术
© 2012 www.xueweilunwen.com