硅基應(yīng)變材料生長動力學(xué)計算流體動力學(xué)FLUENT仿真碩士論文

1、基于CFD的硅基應(yīng)變材料生長動力學(xué)研究【摘要】 硅MOS器件尺寸遵循摩爾定律不斷縮小,現(xiàn)已接近其物理極限。硅基應(yīng)變材料(鍺硅和應(yīng)變硅)以遷移率高、能帶結(jié)構(gòu)可調(diào)、且與傳統(tǒng)的體硅工藝兼容等諸多優(yōu)點,成為保持半導(dǎo)體行業(yè)繼續(xù)遵循摩爾定律發(fā)展的新材料技術(shù)。論文討論了硅基應(yīng)變材料生長動力學(xué),研究了硅基應(yīng)變技術(shù)的原理,深入討論了硅基應(yīng)變材料的能帶結(jié)構(gòu)以及其傳輸特性,解釋了硅基應(yīng)變材料提高遷移率的原理。論文深入研究了硅基應(yīng)變材料CVD生長的邊界層理論、Grove理論及菲克第一定律。基于CVD生長動力學(xué)的計算流體動力學(xué)理論,論文重點研究了硅基應(yīng)變材料CVD生長動力學(xué)中的計算流體動力學(xué)物理參數(shù)模型。采用計算流體動

2、力學(xué)軟件FLUENT,論文構(gòu)建了基于RPCVD技術(shù)的反應(yīng)室腔體模型,定義了反應(yīng)室腔體模型的氣體進(jìn)出口邊界條件和壁面邊界條件。利用FLUENT軟件,論文模擬仿真了反應(yīng)室腔體的溫度分布、氣體濃度分布、壓力分布和氣體速度矢量分布,分析了進(jìn)口流速、托盤轉(zhuǎn)速和反應(yīng)室壓強對溫度分布、密度分布、壓力分布和速度矢量分布的影響。 更多還原【Abstract】 The size of Silicon MOS device is coming close to its physical limits, which isshrinking according to Moores Law. Silicon-b

3、ased strained materials (SixGe1-x andstrained silicon) has became the next generation semiconductor material to followMoores Law for its advantages, such as high mobility, adjustable band structure andcompatible with conventional silicon technology.In this thesis, different growth kinetics for diffe

4、rent growth techniques have beendiscussed. The principle of silicon-based s. 更多還原 【關(guān)鍵詞】 硅基應(yīng)變材料； 生長動力學(xué)； 計算流體動力學(xué)； FLUENT仿真； 【Key words】 Computational Fluid Dynamics； silicon-based strained materials； growth kinetics； FLUENT simulation； 摘要 3-4 Abstract 4 第一章 緒論 7-17 1.1 硅基應(yīng)變材料的發(fā)展現(xiàn)狀和前景 7-9 1.2 硅基應(yīng)變

5、材料生長技術(shù)發(fā)展 9-12 分子束外延 9-10 化學(xué)氣相淀積 10-12 1.3 材料生長動力學(xué)研究現(xiàn)狀 12-16 表面反應(yīng)動力學(xué)模型 12-14 流體力學(xué)動力學(xué)模型 14-16 1.4 本文的主要內(nèi)容和內(nèi)容安排 16-17 第二章 硅基應(yīng)變技術(shù)原理與材料特性 17-23 2.1 硅基應(yīng)變技術(shù)原理 17-18 2.2 硅基應(yīng)變材料的類型與制備方法 18-21 全局方案 18-19 局部方案 19-21 2.3 硅基應(yīng)變材料的能帶結(jié)構(gòu) 21-22 2.4 硅基應(yīng)變材料的輸運特性 22-23 第三章 硅基應(yīng)變材料CVD 生長理論研究 23-33 3.1 邊界層理論 23-28 泊松流 24 邊

6、界層理論 24-25 粘性系數(shù) 25-28 3.2 GROVE 理論 28-32 3.3 菲克第一定律 32-33 第四章 CVD 生長動力學(xué)的計算流體動力學(xué)理論 33-40 4.1 流體動力學(xué)微分方程 33-34 4.2 CVD 生長動力學(xué)的計算流體動力學(xué)物理參數(shù)模型 34-40 混合氣體密度模型 34-35 混合氣體粘性系數(shù)模型 35-37 混合氣體的熱傳導(dǎo)模型 37-38 組分輸運及反應(yīng)流模型 38-40 第五章 硅基應(yīng)變材料RPCVD 生長動力學(xué)的FLUENT 模擬研究 40-52 5.1 計算流體力學(xué)軟件 40-42 CFD 軟件的種類與用途 40-41 FLUENT 軟件 41-42 5.2 RPCVD 反應(yīng)室結(jié)構(gòu)FLUENT 模型的建立 42-44 5.3 FLUENT 模擬的邊界條件定義 44-46 進(jìn)氣口邊界條件的定義 44-45 出氣口邊界條件的定義 45-46 壁面邊界條件的定義 46 5.4 FLUENT 模擬結(jié)果與分析 46