大面积PECVD平行板电极间电势差分布均匀性数值研究

应用二维准平面电路模型对等离子体增强化学气相沉积(PECVD)大面积平行板电极间电势差分布均匀性进行了数值研究.计算结果表明:在等离子体存在的条件下,电极间电势差分布非均匀性与真空下相比大大增加,电极间的电势驻波效应显著增强,在甚高频条件下会有一阶电势驻波节点出现.另外,波长衰减因子对电势差分布非均匀性影响也表明电极间的电势驻波效应在很大程度上是受等离子体辉光条件控制.本文数值计算结果与近来实验报道的相关结果有很好的吻合.     

大面积VHF-PECVD反应室喷淋式平板电极间电场和流场数值模拟

以大面积喷淋式平板电极甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)反应室为研究对象,利用FlexPDE和CFD-ACE+商业软件,对反应室电极间的电场和流场分布进行了数值模拟。根据数值模拟结果可知:对于大面积喷淋式平板电极VHF-PECVD反应室,电极间气体流速分布呈现管流特征,而气压分布和电场分布具有类似的分布规律,即在大面积电极中央区域电场较强气压较高,而电极边缘区域电场较弱气压较低;另外,反应室采用喷淋式平板电极进行反应气体馈入,气体总流量、工作气压和电极间距是调节电极间气压分布均匀性的重要参量,采用大电极间距、高工作气压,以及小的气体总流量有助于获得均匀的气压分布。     

馈口位置及负载对微波加热效率的影响及其优化

利用HFSS软件仿真微波腔馈口位置、馈口长度及负载厚度对微波加热效率的影响。通过数值模拟仿真获得一系列反射功率最小、可用于微波反应腔加热效率优化的理论依据;以此为基础,重新选取优化后的馈口位置及负载厚度,对垂直馈口和平行馈口两种微波反应器进行模型仿真。结果表明,优化后的加热效率分别达到了95%和91%。     

纸浆模塑吸浆模具背腔气流均匀性的数值模拟

建立了模具背腔流场的CFD三维数值模型,并且对气流分布板不同的开孔率、不同布置位置进行了数值模拟分析。结果表明:模具背腔无气流分布板时,背腔出口截面的速度分布很不均匀,而添加了气流分布板后,背腔气流分布均匀性明显改善;随着开孔率由5%,15%,20%,25%依次增加,气流分布均匀性依次降低;随着气流分布板距背腔入口L由90,100,110,120,130,140 mm依次增加,背腔气流分布均匀性先增加后降低,在120 mm时其均匀性最好。在确定气流分布板的结构及位置的基础上,对背腔截面突变位置进一步优化,可减小气流的局部能量损失,优化后出口截面的气流平均速度较优化前提高了近11%,进一步提高了产品脱模效率。     

本征微晶硅薄膜孵化层的深入研究

采用VHF-PECVD技术沉积微晶硅薄膜,获得较高的生长速度,但是薄膜质量较差,这与初始生长过程中生成厚的非晶孵化层关系密切。本研究表明,孵化层的厚度与硅烷浓度、功率密切相关:低的硅烷浓度,能保证成膜过程中氢原子打破弱键的几率,逐层生长现象明显;大的馈入功率,能保证更多氢原子参与成膜反应,减少悬键缺陷。这两方面的优化,最终把孵化层降低到26.55 nm。     

有限尺寸平行电极的边缘电场效应

电场分布是影响集成电光器件特性的主要因素.本文研究了有限尺寸平行电极的电场分布,得到了其电荷分布密度、电容、电场强度的数学解析式,并分析了边缘电场效应,在此基础上得到了在集成电光器件中相邻光通道互不干扰所需的平行电极对的间隔距离.最后以单晶1×4光开关为例给出了当电极板长度为5mm、宽度为2mm、电极板间距为2mm时,离开电极板边缘3mm处的电场强度就已经降到电极板中心处的5%左右,引起的信道串扰约为0.25%,可忽略不计.     

大面积应用的RF-PECVD技术研究

本文探讨采用小电极与大面积基片相对移动的方法来制造大面积薄膜的可行性,提出了采用小电极等离子体源在大面积基片上移动工作的新方法,可用于沉积(或刻蚀)均匀大面积薄膜或根据需求设计的大面积上非均匀膜厚分布的薄膜,从原理上避免大电极带来的不均匀性.介绍了这种方法中由两个电极构成的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统.分析了当电极移动时,电极与真空室壁相对位置发生变化时对等离子体参数的影响.我们发现当两个射频电极之间的相位差为定值时,等离子体的分布随电极与真空室壁的距离(极-地距)变化而变化.当极-地距小于80mm时,随极-地距的增加,等离子体的悬浮电位和基片的自偏压下降,离子密度变化不明显.当极-地距大于80mm时,等离子体的分布呈稳定状态,各参数变化不明显.采用PECVD方法镀制了大面积薄膜厚度呈均匀分布和非均匀分布的两种薄膜,提供了膜厚呈线性渐变和抛物线变化的两种薄膜样片,显示了该方法的灵活性和可行性.     

多馈入直流输电系统换相失败研究综述

常规高压直流输电系统存在换相失败的风险。对于多馈入直流输电系统而言,由于各交直流系统间的互相作用影响,单个直流回路发生换相失败可能会引起多条直流回路同时或者相继发生换相失败,给电网的安全稳定运行带来威胁。从换相失败的机理出发,引入多馈入交互作用因子来分析多馈入直流输电系统发生换相失败的影响因素和判据,总结了目前抑制换相失败的手段和策略,最后指出了在数学模型、换相失败耦合机理和抑制措施方面值得更深入的探讨和研究。     

热丝CVD系统内衬底温度分布的数值研究

热丝法化学气相沉积金刚石薄膜系统内 ,衬底温度和碳源气体浓度是金刚石薄膜生长最为重要的参数。本文根据传热学基本原理 ,数值模拟了衬底表面辐照度、温度分布 ,讨论了衬底热传导等因素对衬底温度分布的影响 ,探讨了如何改善衬底温度均匀性。结果表明 ,考虑衬底横向热传导后 ,衬底表面温度分布均匀性明显优于基于辐射热平衡得到的温度分布 ,在一定程度上有利于生长大面积薄膜。     

电磁流量计矩形与鞍状线圈磁场的数值仿真

讨论了电磁流量计矩形和鞍状线圈所产生磁感应强度的分布情况。运用毕奥-萨伐尔定律和叠加原理,通过数值仿真得到励磁线圈在测量管道内电极横截面上的磁场分布情况。提出磁感应强度的方向平行程度和大小均匀程度2个指标,并用其来判别感应磁场分布的均匀程度。依据以上2个指标,分别对不同尺寸的矩形和鞍状励磁线圈所产生的感应磁场进行计算分析和优化。