VGF炉中GaAs结晶表面平衡温度的计算.pdfVIP

中曩工矗格糖理学台 传热f々麓学学束■谡 vGF炉中Ga舳结晶表面平衡温度的计算 囊末马一太天津走学燕_撕党所 300072 (电话：她．27钟l蛳，E删n：妇隧超或曼r血蛹近出国 李贵全王占龙信惠产生部电子摹四十六研览所 l蔓本文t立了VOF结‘炉的辐射换燕模型，利用有聪分法对变温条件下砷化镓 曩体衰蕊的辐射按热进行了数值隶算，舞出晶体衰面前平鸯汪度的变化曲线． 1．黼 砷化糠(ot^|)是继单晶硅之后应用量为广泛的半导体材料之一，运新威为高速 电子曩件、豢渡瓤先电器件的重要材料．近些年来，Ch船材辩的生长方法育较大发晨， ■ v‘弹(№f‘酗Q-击耐F妇黯)技术由于没有移动部件，并可以根好控棚兼边界豢件． 尊 f，，≮． 在半导体培■顿壤■以迅速发晨．田外已瞢遗采用Vc咿对Ⅲ—．v族丰导体树瓣避行摹 晶生长，所得‘体具有较{琏的位错密度和极齑的均匀度111．备研究簟位的VOF炉体形 式藕有不同，但其基奉原理是一致的．圈1为Gm实验室的J．Al瞳伽_a。等人研制的VoF ’‘柚 (b) 田l vOF蛘心菏圈m 炉体曩蠹■田．谈蓑置使用多个加热元件．使沿安培麓轴向衰面方向形成—适于·‘体 生长的■度分布剖面，该量度削面可随备区加热功奉的不同雨麦化．如果增加这些独 立加羲区构个数，t金使脊誓度曲线更加理 想，以渭足对I■体生长过程的赣量控制． ● 为了优化结‘过程．许多学者对其进行 了蠹擅楼瓤．以确定结晶过程中温度场、浓度 ● 场以及生长遗率等方面的变化．这就需要进行 炉内换热过善俯计算．v韬萍炉内的换热计算 X 较为复杂，其主要传热方式是辐射田．由于辐 射基蔫其发生在衰面之闾(大约o．1一l呻1)。 故确定量体表面豹早暂温度．邵可确定晶体 生长的燕边彝条件，是晶体生长过程数值模 拟的基蕞，对研究蠡体内部的传热、传质规 雒具有十分t■的意义． 2．●射接赫黻的奠立及其隶算 对vGF炉体进杼简化分析。建立辐射 田2疆甜按热蠢童靖鞠俺圈 ～—————————．．——．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一} ——————1__■———F噩11噩一 换热模羹如图2所示．设vGF炉体与Ga^暑晶体生长的安培瓶为两同心■篱，其轴心 线方向为x釉，径向距离为f．认为外翻俺的两个墙面及舅面均为熏体，冉一篱奠面 为衷律．箕发解为e．取小徽固环d屯为研究对象．对其进行能量平奢分析．该小豢 啊环摹位面积发射的辐射能量为∞T，．(x)．蔼外部糖送嫱该豢元面积帕麓量包括三个方 面：(1)■筒左一T1处的热流量q．；G)鞠筒右螭T2处的热流量q2i0料一艇帕疆射 热藏量电．外暖筒璧上电阻加热元件的温度分布为L(x)，可自由控憾，小■膏t上的 平钼薯度T，(I)为所求．其能量平暂方程式为：91+叮2+g，=∞’五‘(砷(I) 上面(1)(2)掰处的热量可看戚是在井墨筒两■童度备为T1，Tz豹曩衰面所辐 射的热量．因而其辐射角系数就是端部圈面积到垂直于此曩面积的内■麓外羹上一个 、C 环形面积元d～之间的角系数．避两部分能量可描述为： ， ∞) )o 吼。薏”寸吒一o