国内外目前在设计MPCVD时总是把重点放在微波源的耦合方面,忽视其作为CVD设备本身应考虑的重要设计,这导致在设计时出现明显的短板。有鉴于此,本文提出了水平流MPCVD的概念并从薄膜沉积和能量耦合两方面展开初步设计研究。本研究设计了一种水平流反应腔结构。以此结构为基础,建立了涵盖流体、传热、传质及化学反应、表面生长动力学的多物理场耦合数值模型。通过对衬底不同旋转状态的研究发现,当转速为0时,薄膜生长速率会沿着进出气流动方向形成一定梯度差;当旋转速度较小时,属于“波动”形分布,且波动不大;当旋转速度较大时,薄膜生长速率周向趋于均匀,径向形成一定的梯度差。将衬底旋转分为三种模式并在三种模式下研究结构和工艺参数两方面对薄膜沉积均匀性的影响。结果表明,低速模式下,增加“压气口”和使用三种不同的腔体顶部结构,提高衬底温度三种手段能改善薄膜生长均匀性。高速模式下,H=70mm、“斜槽”形结构,v=1.2m/s、p=2000pa、T=1000K这几种参数下薄膜沉积均匀性较好。低速模式下,各个结构和工艺参数下薄膜生长都能维持在较为均匀的状态。基于微波能量耦合,设计了一种新型圆环调谐式水平流MPCVD反应腔。通过尺寸优化,得出腔体的基本尺寸为R1=75mm,H1=50mm,R2=190mm,H2=75mm,R3=111.4mm,H3=75mm,天线凸台半径及高度分别为R4=28mm,H4=4mm。最后,验证分析了所设计腔体的调谐性能和等离子体密度,并通过与文献的对比来说明本文设计的实用性。