垂直喷淋式原子层沉积反应器设计及数值模拟

提出垂直喷淋式原子层沉积(vertical showehead atom layer depositon reactor,VS-ALDR)反应器的概念。依据原子层沉积的基本原理,对VS-ALDR进行了四种形式的进口设计方案,分别为(1)无间隙扇形分隔进口设计;(2)带中心孔的无间隙扇形分隔进口设计;(3)间隙扇形分隔进口设计;(4)带中心孔的间隙扇形分隔进口设计。在fluent软件中对上述4种设计方案进行流场、温场以及浓度场模拟。根据模拟结果并应用传质理论,对VS-ALDR反应器中反应物浓度的分布进行分析和讨论。分析结果表明中心孔对于TMG和NH3的分隔作用明显。间隙扇形进口有利于TMG和NH3的分隔,并使得衬底处MO源和NH3的浓度集中在喷口下方,与分隔气体的互扩散减少。针对带中心孔的间隙扇形分隔进口反应器,讨论了不同的进口设计方案、高度、分隔气体扇形角、压强、衬底转速、流速以及不同的分隔气体对衬底处浓度分隔效果的影响。该研究结果适用于VS-ALDR输运过程及生长参数确定。为原子层沉积反应器的改进设计提供参考。