电磁加热式MOCVD反应室温度场的研究
批准号:
61474086
项目类别:
面上项目
资助金额:
70.0 万元
负责人:
张进成
依托单位:
学科分类:
半导体材料
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
李志明、单恒升、全汝岱、尹国福、马丽文、肖明、曾鹊、朱家铎、田坤
中文摘要
传统电磁加热式金属有机物化学气相沉积(MOCVD)反应室设计的核心难点之一是衬底温度分布不均匀性问题,特别是对于大尺寸(加热衬底直径十二英寸)的反应室,由于感生电流的趋肤效应,衬底温度分布不均匀性这一问题更为突出。摒弃单一依赖于实验的研究方法,通过对反应室建立数学模型,运用有限元计算方法,研究在电磁加热条件下MOCVD反应室内部、基座和衬底的温度场分布规律,对影响反应室内部温度场分布的反应室结构、基座材料、形状和结构、线圈导线的形状和线圈排布方式以及外加电流参数等关键因素进行深入研究,揭示衬底温度分布均匀性与这些因素的内在关系,最终通过数值计算分析,设计出十二英寸衬底的立式电磁加热式反应室,并对其加热结构和外加电流参数作进一步的优化,提高衬底温度分布的均匀性,为十二英寸电磁加热式MOCVD设备研制提供技术支撑。
英文摘要
In the conventional metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) reactor with induction heating, the temperature distribution nonuniformity in the substrate is serious, due to the skin effect, especially for the large-size (the diameter of the heated substrate is 12 inches) reactor, this problem is particularly significant.By building the mathematical model of the MOCVD reactor heated by induction without only using the methods of the dependence on experimental research, the temperature distribution laws of the reactor, the susceptor and the substrate are explored by using the finite element methods. Deeper investigation is made about the structure of the reactor, the material, structure and the shape of the suscptor, the coil distributions and the wire structure of the coils and the applied current parameters which affect the temperature distribution of the substrate and the susceptor, aimed at clarifying the intrinsic relationship between these factors and the uniformity of temperature distribution in the substrate. By using the numerical analysis for the temperature field in the reactor, the vertical reactor for heating the 12-inch substrate by induction is designed.The heating structure and the applied current parameters are optimized to improve the uniformity of the temperature distribution in the substrate, which provides a theoretical basis for developing this MOCVD reactor heated by induction.
传统电磁加热式金属有机物化学气相沉积(MOCVD)反应室设计的核心难点之一是衬底温度分布不均匀性问题,特别是对于大尺寸(加热衬底直径十二英寸)的反应室,由于感生电流的趋肤效应,衬底温度分布不均匀性这一问题更为突出。摒弃单一依赖于实验的研究方法,通过对反应室建立数学模型,运用有限元计算方法,研究在电磁加热条件下MOCVD反应室内部、基座和衬底的温度场分布规律,对影响反应室内部温度场分布的反应室结构、基座材料、形状和结构、线圈导线的形状和线圈排布方式等关键因素进行深入研究,揭示衬底温度分布均匀性与这些因素的内在关系,最终通过数值计算分析,设计出十二英寸衬底的立式电磁加热式反应室,并对其加热结构和外加电流参数作进一步的优化,提高衬底温度分布的均匀性,为十二英寸电磁加热式MOCVD设备研制提供技术支撑。研究发现,单纯改变线圈排布、基座形状不能本质上提高衬底温度分布均匀性,衬底温度分布均匀性与基座本身结构和基座材料有关,改变基座结构和基座材料构成可以改变基座中各位置的传热速率,同时提高衬底温度分布均匀性。计算发现,气体流量对衬底温度分布均匀性影响较小,对三种材料组成的基座,加热结构优化结果表明,靠近衬底中心的90%以上的衬底区域温度分布标准差在1.2 oC,与单一材料的基座相比,衬底温度分布均匀性提高约97%。项目研究解决了电磁加热的单片大尺寸MOCVD反应室衬底温度分布均匀性问题,研究方法,为更大尺寸的电磁加热的MOCVD反应室加热结构的研究提供了理论和方法借鉴。
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Fabrication of GaN-Based Heterostructures with an InAlGaN/AlGaN Composite Barrier
具有 InAlGaN/AlGaN 复合势垒的 GaN 基异质结构的制造
DOI:
10.1088/0256-307x/33/8/088102
发表时间:
2016-08
期刊:
Chinese Physics Letters
影响因子:
3.5
作者:
[Quan Ru-Dai, Zhang Jin-Cheng, Xue Jun-Shuai, Zhao Yi, Ning Jing, Lin Zhi-Yu, Zhang Ya-Chao, Ren Ze-Yang, Hao Yue, Zhang JC]
通讯作者:
Zhang JC
Al0.30Ga0.70N/GaN/Al0.07Ga0.93N Double Heterostructure High Electron Mobility Transistors with a Record Saturation Drain Current of 1050 mA/mm
Al0.30Ga0.70N/GaN/Al0.07Ga0.93N 双异质结构高电子迁移率晶体管,饱和漏极电流创纪录达到 1050 mA/mm
DOI:
10.1088/0256-307x/32/11/117202
发表时间:
2015
期刊:
Chinese Physics Letters
影响因子:
3.5
作者:
[Li Xiang-Dong, Zhang Jin-Cheng, Guo Zhen-Xing, Jiang Hai-Qing, Zou Yu, Zhang Wei-Hang, He Yun-Long, Jiang Ren-Yuan, Zhao Sheng-Lei, Hao Yue]
通讯作者:
Hao Yue
Overcoming the poor crystal quality and DC characteristics of AlGaN/GaN/AlGaN double-heterostructure high electron mobility transistors
克服AlGaN/GaN/AlGaN双异质结构高电子迁移率晶体管晶体质量和直流特性较差的问题
DOI:
10.1002/pssa.201532894
发表时间:
2016
期刊:
PHYSICA STATUS SOLIDI A-APPLICATIONS AND MATERIALS SCIENCE
影响因子:
2
作者:
[Zhang Weihang, Li Xiangdong, Zhang Jincheng, Jiang Haiqing, Xu Xin, Guo Zhenxing, Jiang Renyuan, Zou Yu, He Yunlong, Hao Yue]
通讯作者:
Hao Yue
Tunable schottky barrier in blue phosphorus-graphene heterojunction with normal strain
正应变蓝磷-石墨烯异质结中的可调谐肖特基势垒
DOI:
10.7567/jjap.55.080306
发表时间:
2016
期刊:
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子:
1.5
作者:
[Zhu Jiaduo, Zhang Jincheng, Hao Yue]
通讯作者:
Hao Yue
Effects of interlayer growth condition on the transport properties of heterostructures with InGaN channel grown on sapphire by metal organic chemical vapor deposition
层间生长条件对蓝宝石上金属有机化学气相沉积InGaN沟道异质结构输运性能的影响
DOI:
10.1063/1.4917559
发表时间:
2015-04
期刊:
Applied Physics Letters
影响因子:
4
作者:
[Zhang Yachao, Zhou Xiaowei, Xu Shengrui, Wang Zhizhe, Zhao Yi, Zhang Jinfeng, Chen Dazheng, Zhang Jincheng, Hao Yue]
通讯作者:
Hao Yue
共 13 条
宽禁带半导体氮化镓CMOS集成器件与工艺研究
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批准号:62525402
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项目类别:青年科学基金项目(A类延续资助)
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资助金额:800.00万元
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批准年份:2025
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负责人:张进成
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依托单位:
金刚石高效共掺杂多路微波等离子体CVD设备
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批准号:62127812
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项目类别:国家重大科研仪器研制项目
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资助金额:828.2万元
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批准年份:2021
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负责人:张进成
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依托单位:
宽禁带半导体电子器件
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批准号:61925404
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项目类别:国家杰出青年科学基金
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资助金额:400万元
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批准年份:2019
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负责人:张进成
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依托单位:
国内基金
海外基金