MOCVD设备气体输运与加热控制系统设计

摘要

随着半导体技术的不断发展，半导体材料得到了广泛的使用，尤其是宽禁带的Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料在发光二极管、激光器、光探测器和大功率电子器件等方面都有着很好的应用前景。MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，金属有机物化学气相沉积)是用于生长Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体最主要的设备，但是国内目前对于它的研究还比较少，所以具有很大的研究价值。 本论文在充分了解和研究了国内外主流的几款MOCVD系统的前提下，总结出MOCVD系统的结构特点和运行过程，提出了对MOCVD气路系统和加热系统进行控制的方法，全文主要从三个方面对MOCVD系统进行了研究： 首先，对MOCVD的原理、MOCVD系统的结构以及MOCVD系统的运行过程进行了详细的研究，给出了本项目组设计的MOCVD系统整体结构，对系统的各组成部分和系统的运行过程进行了详细的介绍。 其次，针对MOCVD系统气路部分的三个关键控制量：MO源钢瓶压力控制、Run管路和Vent管路的压差控制以及Run管路的气体补偿控制,提出了相应的控制方案。 最后，对MOCVD系统温度控制的特点进行了分析，对比了感应加热和红外辐射加热的优缺点，提出以红外辐射加热的方式来对加热电炉进行设计，随后对加热电炉发热体材料和绝缘材料进行了选择，给出了加热电炉的整体结构设计方案，并对加热电炉水冷系统的结构进行了设计。