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在GaN材料的生长过程中我们发现,设备MOCVD反应室中的温度场分布是影响GaN晶体薄膜的重要因素。MOCVD中采用了高频感应加热的方法。由于反应室内的传热条件保持不变,因此,反应室内的电磁场和焦耳热的分布决定了温度场的分布。本文的选题即沿此展开,对MOCVD反应室有关电磁场分布的几个问题进行了分析和讨论。
本文采用有限元软件ANSYS对MOCVD反应室进行了数值模拟,着重对影响反应室内电磁场分布的感应加热条件,如线圈匝数、电流强度、电流频率等进行了分析和讨论。经过模拟计算本文发现:1.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。2.电流强度的改变并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。3.电流频率的增加会使加热效率得到提高。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。
另外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线圈的间距。
本文的模拟结果与经验公式的计算结果基本一致,表明本文的模拟方法是可靠的,结果对实际有指导意义。