Reduzierte kinetische Modelle für die Abscheidung von Kohlenstoff aus der Gasphase

从气相捕获碳的简化动力学模型

• 批准号: 58345291
• 负责人: Professor Dr. Ulrich Maas
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Technische Thermodynamik (ITT)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2007-12-31 至 2011-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/58345291?language=en
• 关键词: Reduzierte; kinetische; Modelle; die; Abscheidung

Gegenstand dieses Vorhabens sind Modellreduktionsstrategien für die chemische Kinetik bei der Gasphasenabscheidung (CVD) und chemischen Gasphaseninfiltration (CVI) von Kohlenstoff, wobei verschiedene Systeme mit den Hauptkomponenten CH4, C2H4, C2H2 und C3H6 beispielhaft als Eduktgase betrachtet werden sollen. Ausgehend von detaillierten Reaktionsmechanismen für die Gasphasenkinetik und die Deposition werden reduzierte kinetische Modelle entwickelt, die dann zur Simulation des Gesamtsystems in CFD-Programmen (CFD – Computational Fluid Dynamics) implementiert werden.Die chemische Kinetik der Abscheidung von Kohlenstoff aus der Gasphase beinhaltet eine sehr große Anzahl verschiedener chemischer Spezies, die in mehreren tausend Elementarreaktionen miteinander reagieren. Da das zu lösende System von Erhaltungsgleichungen eine sehr hohe Dimension aufweist und zusätzlich die stark unterschiedlichen Zeitskalen eine Steifheit des Differentialgleichungssystems bedingen, verbietet sich eine detaillierte Simulation wegen des nicht zu bewältigenden Rechenzeitaufwandes. Das Ziel des beantragten Projektes ist deshalb, ausgehend von detaillierten Reaktionsmechanismen (sowohl für die Gasphasen- als auch für die Oberflächenprozesse) reduzierte Modelle abzuleiten, die die kinetischen Prozesse zuverlässig abbilden, jedoch zugleich einfach genug sind, um bei der numerischen Simulation effizient eingesetzt werden zu können. Hierzu soll eine zeitskalenbasierte Dimensionsreduktion der chemischen Kinetik unter Verwendung des Verfahrens der intrinsischen niedrigdimensionalen Mannigfaltigkeiten (intrinsic low-dimensional manifolds, ILDM) und verschiedenen Varianten des Verfahrens vorgenommen werden, bei dem nur der detaillierte Mechanismus, sowie der Grad der Vereinfachung bekannt sein müssen, während die Modellreduktion durch eine Entkoppelung der schnellen und langsamen Zeitskalen automatisch erfolgt. In Vorarbeiten wurde die Dynamik der chemischen Reaktionen bei der Gasphasenabscheidung von Kohlenstoff untersucht. Basierend auf den Ergebnissen, die zeigen, dass das System eine große Zeitskalenseparation aufweist, sollen im beantragten Projekt automatische Entkoppelungsverfahren für die langsamen und schnellen Zeitskalen, sowie Implementierungsstrategien für die reduzierten Modelle in CFD-Programmen entwickelt werden. Ziel ist die Bereitstellung reduzierter Kinetiken für den CVI/CVD-Prozess, die die chemische Kinetik in Abhängigkeit von wenigen Reaktionsfortschrittsvariablen beschreiben und dann zur Simulation und Optimierung von CVI und CVD-Prozessen genutzt werden.

CVD(CVD)和CVI(CVI)von Kohlenstoff(CVI)von Kohlenstoff，WBe verschiedene system e MIT den Haupttkomponenten CH4，C2H4，C2H2 and C3H6 beiselft ALS Eduktgase beiselft ALS Eduktgase beed Rachtet Wollen Sollen。在CFD程序(CFD-计算流体力学)的实施中，我们详细地研究了气体运动和沉积的机理，简化了运动学模型，实现了对系统的模拟。在气体相被吸入的情况下，模具化学Kinetik和Abscheidung von Kohlenstoff Aus的化学相被吸入，在Mehrreren Tausend Tausend的元素中被吸收。这是一个非常重要的问题，因为这是一个非常重要的问题，因为这是一个非常重要的问题，因为这是一个非常重要的问题，因为它不同于其他的系统。从根本上说，这是一种新的、更多、更多的、更在Verfendung des Verfahrens der Ininsischen niedrigDimensionalen Mannigfortigkeiten(固有低维流形，ILDM)和Verschiedenen Varianten des Verfahrens Verfahrens Varianten Verfahrens Verfahendung der Verfahendung der Verfahendung Verfahrens Verfahrens n Verfahrens n Verfahendung n Verfahrens Verfah在Vorarbeiten Wurde de Chemischen Reaktionen Be der Gabasenabscheidung von Kohlenstoff untersuht.在CFD中，程序设计人员在CFD中执行以下操作：Sowie Implementierungsstrategien和Reduzierten Modelle。CVI/CVD-Prozess，De Chemische Kinetik in ABHänGigkeit von wenigen Reaktions sfortschrittsVariablen Beschreiben und Dann zur Simulation and Optimierung von CVI und CVD-Prozesst genutzt.