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化学气相淀积法(即CVD法)被广泛地应用于碳化硅(SiC)外延生长当中,而在SiC材料的生长过程中发现,CVD设备反应室内的温度场分布是影响SiC晶体薄膜的重要因素之一。用于外延生长的LPCVD设备中采用了高频感应加热的方式。由于反应室内的传热条件基本保持不变,因此,反应室内的电磁场的分布很大程度上决定了温度场的分布。本文的选题即沿此展开,对LPCVD反应室有关电磁场分布的问题进行了研究和分析。
本文介绍了感应加热的基本技术以及在生长过程中所应用到的一些原理和效应,推导了感应加热基本方程。简述了电磁场分析中应用较为广泛的几种方法,着重介绍了有限元法的原理和特点。
应用有限元模拟软件COMSOL Multiphysics中AC/DC分析模块,建立了反应室有限元分析模型,重点对影响反应室内电磁场分布的线圈匝数、电流密度、频率等感应加热条件进行了模拟研究和分析,模拟结果表明,随着上述加热条件的改变,反应室内电磁场的数值大小和分布也会有相应的变化,根据模拟结果优化了线圈的具体位置。
最后,选用模拟软件中电热交互耦合模块进行电磁场和温度场的耦合模拟,给出了相同条件下,等间距和非等间距线圈所对应的反应室内温度场分布图,模拟结果表明了非等间距设计在改善反应室内温度场的分布以及减小气流对反应室内温度场分布的影响方面有着积极的作用。