光加热低压金属有机化学气相淀积生长AlGaN

采用光加热低压金属有机化学气相淀积方法成功地制备出高质量的,组分均匀的AlGaN外延层,结果表明,铝和镓的并入效率基本相等,这有别于其他研究报道,此外,建立了铝相对镓的并入效率与气相预反应之间的关系模型,它表明,光加热对预反应有较大的影响,结合GaN的生长可以看出,光加热有利于抑制预反应,从而有利于提高样品质量和铝组分的均匀性。     

金属有机化学气相沉积的研究进展

概述了金属有机化学气相沉积技术(MOCVD)的一般原理,讨论了适用于金属有机化学气相沉积的前驱体化合物及反应器类型,介绍了金属有机化学气相沉积技术在半导体化合物材料和各种薄膜材料中的发展及应用。     

金属有机化学气相沉积法生长AlN/Si结构界面的研究

采用金属有机化学气相沉积法在Si(111)衬底上生长了AlN外延层.高分辨透射电子显微镜显示在AlN/Si界面处存在非晶层,俄歇电子能谱测试表明Si有很强的扩散,拉曼光谱测试表明存在Si-N键,另外光电子能谱分析表明非晶层中存在Si3N4.研究认为MOCVD高温生长造成Si的大量扩散是非晶层存在的主要原因,同时非晶Si3N4层也将促使AlN层呈岛状生长.     

基于薄膜SOI材料的GaN外延生长应力释放机制

本文研究了SOI衬底上采用MOCVD方法生长GaN材料的应力释放机制.采用SIMOX工艺制备的具有薄膜顶层硅的SOI材料作为外延生长的衬底材料,采用MOSS在位检测系统以及拉曼测试作为GaN内部应力的表征手段.结果表明,SOI材料对硅基GaN异质外延中的晶格失配应力和热应力的释放都有显著作用.薄膜SOI材料通过顶层硅与外延层的界面滑移,将一部分晶格失配应力通过界面的滑移释放,并且通过柔性薄膜顶层硅自身的应力吸收作用,将一部分热失配应力转移到衬底,从而有效地降低了GaN外延层的张应力.     

Si(111)衬底上6H-SiC薄膜的低压化学气相外延生长与表征

在Si(111)衬底上,采用SiH4-C3H8-H2气体反应体系,通过低压化学气相沉积(LPCVD)工艺外延出结晶质量良好的SiC薄膜.低温光致发光谱表明该薄膜属于6H-SiC多型体.X射线衍射图表明该薄膜具有高度的择优取向性.扫描电子显微镜图表明该薄膜由片状SiC晶粒组成.拉曼光谱和透射电子衍射谱的结果进一步表明该薄膜具有较高的结晶质量.对Si(111)衬底上6H-SiC薄膜的生长机制进行了初步探讨.     

C-H-O和C-H-N体系生长金刚石膜的气相化学模拟

数值模拟了C-H-O和C-H-N体系的气相化学,构建了含氧和含氮气源化学气相沉积金刚石膜的三元相图,探讨了加氧和加氮影响金刚石膜生长的途径.结果表明,甲基是金刚石生长主要的前驱基团,乙炔导致非金刚石碳沉积,原子氢刻蚀非金刚石碳.通过气相反应改变这些基团的浓度是加氧的一个重要作用途径,而加氮在改变这些基团浓度的同时,CN等含氮基团还强烈地参与了金刚石膜成核和生长的表面过程.     

有机气相沉积中薄膜生长的模拟研究

通过对有机气相沉积中气体的传输过程进行模拟,略述了OVPD传输的基本机制。利用蒙特卡洛法对有机蒸气通过掩膜孔的动力学沉积过程进行仿真,仿真结果表明薄膜的形状受沉积参数的影响,例如,分子平均自由程(沉积压强)、掩膜板的尺寸以及掩膜板至基板的距离。分析表明,通过缩小掩膜板至基板的距离,同时减小沉积压强可以提高所成薄膜图案的分辨率,减小掩膜板的厚度可以提高材料的使用效率。     

用氢化物气相外延(HVPE)法生长的氮化铟薄膜的性质研究

在自制设备上用氢化物气相外延(HVPE)方法在α-Al2O3以及GaN/α-Al2O3衬底上生长了InN薄膜,并对其性质进行了研究.重点研究了生长温度的变化对所获得的InN薄膜的影响,并利用X射线衍射研究了InN薄膜的结构,用扫描电子显微镜研究了其表面性质,用霍尔测量研究了其电学性质.X射线衍射的结果表明,直接在α-Al2O3上生长得到的是InN多晶薄膜;而在GaN/α-Al2O3上得到的InN薄膜都只有(0002)取向,并且没有金属In或是In相关的团簇存在.综合分析可以发现,在650℃时无法得到InN薄膜,而在温度550℃时生长的InN薄膜具有光滑的表面和最好的晶体质量.     

用于制备ZnO薄膜的金属有机化学气相沉积设备的研制

介绍了一种制备ZnO薄膜的金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备,制备的ZnO薄膜主要用作太阳能电池的背反射电极。该设备的极限压力可达5×10-5 Pa,膜厚均匀性偏差在5%以内,薄膜电阻率约为10-2Ω.cm。本文叙述了设备的用途,技术性能,工作过程和结构特点。并对ZnO薄膜的电阻率与参加反应的水蒸汽流量的关系进行了简单介绍。     

一种垂直递变流速氢化物气相外延(HVPE)反应腔流场分析及大尺寸材料生长

以氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料,是我国重要战略发展方向之一,而氢化物气相外延(HVPE)作为一种重要材料生长技术,是有效制备单晶材料的工艺手段,本文提出了一种分层次递变流速下HVPE流场与温度场,在垂直腔结构条件下,模拟从腔体中间区域到边缘区域不同流速层次条件下,腔内材料生长区域反应前驱物分布,得出结论:在...     

低压流场速度测量的不确定度分析

激光多普勒测速技术被广泛应用于流速测量领域。在搭建好的真空气流检测实验平台基础上,运用二维激光多普勒测速仪对真空腔室进行流速测量;为了减小测速系统的测量误差,对真空腔室流速测量不确定度的来源及评定进行了分析与说明,得到了真空腔室流速测量的合成相对标准不确定度和相对扩展不确定度。研究表明:LDV重复性测速和进气量估读引起的不确定度较大,而LDV系统误差和其它因素引起的不确定度较小。研究结果对后期真空腔室流速测量有一定指导意义。     

轴向固定床反应器内压降的数值模拟与分析

固定床反应器的压降变化对化学反应效果影响较大,而以实验为主的研究方法无法实时和形象地表达固定床内压降的变化规律.在CSP概念的基础上,以不同管径比为参数建立了轴向固定床反应器的物理模型;利用计算流体动力学软件FLUENT对空隙率ψ=0.48、0.63和0.69等3种不同的催化剂排布方式进行了数值模拟,结果表明,ψ=0.48时反应器内压降最大,而ψ=0.63、0.69时反应器内出现多个回流区域,其耦合结果使整个反应器内的压降在ψ=0.69时最小.分析认为,对于不同类型的化学反应,应采用不同的催化剂排布方式才能达到最佳的反应效果.     

板带式速冻机内部通道流场的数值模拟

用PHOENICS软件对某型板带式速冻机载货板带运动时的内部通道流场进行了数值计算.分析了板带运动、空气进口速度、流动通道高度、空气入射角对内部流场的影响.研究表明:正常工况下板带运动对流动通道空气速度分布没有影响;空气进口速度和通道高度的选取应该综合考虑空气流速大小,流速均匀性,流动阻力损失三方面因素;最佳空气入射角应该为0度.     

离心泵蜗壳效应数值模拟与分析

利用FLUENT软件结合有限元体积法和Navier—Stokes方程,通过数值模拟方法研究离心泵蜗壳内的二维流场情况。根据分析结果表明离心泵的蜗壳壁面随着与叶轮距离的增大,受到的冲击越小。蜗壳出口处的壁面位置会存在低压区,对离心泵的内部流场造成能量损耗。利用数值模拟的方法,对离心泵蜗壳的设计优化提供了理论依据。     

黄土中爆炸空腔体积规律的数值模拟

黄土中爆炸成腔的大小与黄土参数具有密不可分的关系,其中黄土的天然密度和含水率是主要影响因素。利用ANSYS/LS-DYNA软件进行三维建模,模拟黄土中爆炸成腔的过程,与黄土中爆炸试验结果进行对比,从空腔体积、峰值应力、爆后土体密度3个方面验证数值模拟的可行性。以土体天然密度和含水率作为影响因素,对黄土中爆炸空腔的体积规律进行数值模拟研究,得到三维拟合规律,发现天然密度对爆后空腔体积影响较大,含水率对其影响较小。     

基于L^2-投影及H^1-投影进行不可压缩粘性流体数值模拟的比较：案例分析

本文的主要目的是讨论不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程的数值模拟。本文所用的方法是对时间用一阶精度算了分裂离散化,对空间度是用Uzawa方法对L2-投影及H1-投影求解Stokes问题,以及利用类波动方程方法求解平流问题。这两种投影格式都很容易实现。我们利用它们求解经典顶盖驱动方腔流问题直至雷诺数7500都取得了一致结果。当雷诺数处于区间[8575,8590](对应[8600,8625])时,运用L2-投影(对应H1-投影)得到的结果具有时间周期性,这表明Hopf分支的产生。当雷诺数为10000时,存在两个主导频率相互作用。     

非等温粘弹流体平板收缩流的数值模拟

基于线性PTT本构模型对非等温粘弹流体4∶1平板收缩流进行了模拟,其中分子松弛时间、聚合物黏度与温度的依赖关系通过WLF公式描述。控制方程采用同位网格有限体积法求解,速度-压力以及速度-应力间的耦合采用动量插值技术处理。文中给出了不同We数下粘弹流体等温和非等温情况下流场和应力场的变化情况,分析了温度对流场和应力场的影响,考察了Pe数、We数以及能量方程中参数k对温度场的影响。     

基于L2-投影及日H1-投影进行不可压缩粘性流体数值模拟的比较:案例分析

本文的主要目的是讨论不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程的数值模拟.本文所用的方法足对时间用一阶精度算子分裂离散化,对空间度是用Uzawa方法对L2-投影及日H<,1>-投影求解Stokes问题,以及利用类波动方程方法求解平流问题.这两种投影格式都很容易实现.我们利用它们求解经典顶盖驱动方腔流问题直至雷诺数7500都取得了一致结果.当雷诺数处十区间[8575,8590](对应[8600,8625])时,运用L2-投影(对戍H1投影)得到的结果具有时间周期性,这表明Hopf分支的产生.当雷诺数为10000时,存在两个主导频率相互作用.     

立磨选粉机操作参数对分级流场影响的数值模拟

采用离散相流体模型和RNG k-ε湍流模型,对涡轮式立磨选粉机内的气-固两相流场进行数值模拟,对比分析不同操作参数下的速度场、压力场和设备分级效率,获得转笼转速和系统风量对选粉机分级流场的影响规律,并进行相关的试验研究。结果表明,较低的转笼转速和过大的系统风量均会引起叶片间退行面处正漩涡的产生;转笼转速过高或系统风量较小时,分级叶片间的进入面处会出现反漩涡。正、反漩涡的产生均加剧了分级叶片间的速度波动,严重影响了分级流场的稳定性,同时也导致选粉机循环负荷的增加。综合数值模拟与试验分析,系统风量为5 500 m3/min与转笼转速为55 r/min是SMG5500型立磨选粉机的最佳参数匹配。     

室内航空发动机进气流场流量测量数值模拟研究

通过对某航空发动机试车间的进气流场特性进行数值模拟研究,得出发动机试车间的进气流场流动特性,分析了流量测量误差随测量截面及探针深入位置的变化规律,并针对特定截面和深入位置,研究了边界层厚度随不同马赫数和不同雷诺数的变化规律,最后对工程中的流量系数测量方法做了系统性分析。结果表明,随测量截面向发动机进气口的推移,附面层越来越薄,压力测点越向中心区分布,测量速度越来越接近截面的平均速度;马赫数对流量系数的影响很小,流量系数随着雷诺数的增大而增大。