王国斌
,
左然
,
徐谦
,
李晖
,
于海群
,
陈景升
人工晶体学报
本文提出一种新的切向喷射式MOCVD反应器,反应气体从均匀分布于内壁的切向进口喷管喷入反应器,尾气从位于反应器中心的上方或下方出口排出.通过切向喷射,使气体发生人工可控的螺旋流,在水平方向逐渐旋转与加速,从而补偿反应物浓度从边缘进口到中心出口的沿程损失,以便获得均匀的薄膜沉积.针对新的反应器设计,结合GaN的MOCVD生长进行了三维数值模拟,确定了喷管夹角、喷管数目和反应器高度对生长区的温场、流场和浓度场的影响,优化了参数组合,并与传统的垂直喷射式反应器作了对比.此外,这款新型反应器能够摆脱复杂的托盘旋转系统.
关键词:
MOCVD反应器
,
切向喷射
,
中心出口
,
螺旋流动
,
数值模拟
于海群
,
左然
,
陈景升
,
彭鑫鑫
人工晶体学报
在MOCVD反应器中,针对GaN生长中的TMGa分子,推导出热泳力、热泳速度以及扩散速度的计算公式.在低温区,热泳速度大于扩散速度；在高温区则相反.影响热泳力的主要因素为温度梯度和分子直径.水平式反应器内,粒子同时受到热泳速度和扩散速度的影响.在只考虑组分输运以及包括化学反应等两种情况下,通过改变反应器上壁面温度,模拟得到水平式反应器中热泳力对沉积速率以及反应物粒子浓度分布的影响.并与文献中的实验数据对比,验证了模拟结果的正确性.结果显示,由于热泳力的影响,在相同操作条件下高温区H2等小直径粒子的质量分数增大、TMGa和NH3等大分子粒子的质量分数减小.从提高生长速率的角度,需减小上下壁面温度梯度；从沉积均匀性的角度,应使到达下游的反应粒子数增多,故需增大上下壁面温度梯度.
关键词:
MOCVD
,
热泳力
,
温度梯度
,
生长速率
,
数值模拟
彭鑫鑫
,
左然
,
于海群
,
陈景升
人工晶体学报
本文提出一种多反应腔并联的水平热壁 MOCVD 反应器,反应器上下(左右)壁面都采用高温,减少了热泳力的排斥作用,提高了衬底上方的 TMG 浓度.由于取消了传统反应器的冷壁,减少了寄生产物的凝结,提高了反应前体的利用率和 GaN 的生长速率.可以多个反应腔并联生长,从而实现反应器的扩容.针对这种热壁式反应器,结合 GaN 的 MOCVD 生长进行了二维数值模拟,计算了不同流速、高度、长度和压力时反应器内流场、温场、浓度场分布以及生长速率,发现存在一个最佳的气体流速、反应器高度和长度条件,在此条件下,反应前体的产生与沉积达到平衡,从而有效抵消反应前体的沿程损耗,实现均匀的 GaN 生长.
关键词:
MOCVD
,
GaN 生长
,
热壁反应器
,
数值模拟
钟火平
,
李公平
,
许楠楠
,
李天晶
,
龚恒风
,
陈景升
原子核物理评论
在室温下,将能量为80keV,注量分别为1×1016和1×1017ions/cm2的Co＋离子注入到10mm×10mm×0.5mm的单晶TiO2样品。在氮气保护下,Co＋离子注量为1×1017ions/cm2时样品在温度为900℃的条件下退火30min。利用超导量子干涉仪（SQUID）测量样品磁性,并应用X射线衍射（XRD）和扩展边X射线吸收精细结构谱（EXAFS）研究Co＋离子注入后样品的微观结构。样品磁性测量结果表明：Co＋离子注入后的样品具有室温铁磁性,并且其饱和磁化强度的大小与Co＋离子注量及样品是否经退火处理有关。EXAFS研究表明：Co元素在Co＋离子注量为1×1017ions/cm2的样品中主要以团簇形式存在;样品经退火处理后,Co团簇消失,并发现Co部分替代TiO2单晶中的Ti。Co＋离子注入后,在样品中形成Co团簇与否受离子注量的影响。阐述了样品微观结构与铁磁性来源之间的关系。
关键词:
稀磁半导体
,
单晶TiO2
,
铁磁性
,
离子注入
,
EXAFS
于海群
,
左然
,
陈景升
人工晶体学报
提出了一种多喷淋头式MOCVD反应器.针对新型反应器,对GaN生长的MOCVD过程进行了数值模拟,模拟考虑了热辐射和化学反应,计算了反应器内流场、温场和浓度场,导流(筒)壁面的寄生沉积以及GaN生长速率,并分析了反应室几何因素对生长均匀性的影响.模拟结果显示,衬底表面大部分区域具有均匀的温场和良好的滞止流.通过对浓度场和GaN生长速率的分析,得出MMGa是薄膜生长的主要反应前体.通过对反应器高度H、导流筒与托盘间距h、导流筒半径R等参数的优化,给出了提高薄膜生长速率和均匀性的条件.
关键词:
多喷淋头
,
MOCVD
,
反应器设计
,
GaN生长
,
数值模拟
