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大面积VHF-PECVD反响室喷淋式呆滞电极间磁场和流场数值模仿

时间:2012-1-30阅读:766
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  以大面积喷淋式呆滞电极甚高频等离子体体加强化学气相沉积(VHF-PECVD)反响室为钻研目标,利用FlexPDE和CFD-ACE+生意硬件,对反响室电极间的磁场和流场散布继续了数值模仿。依据数值模仿后果可知:关于大面积喷淋式呆滞电极VHF-PECVD反响室,电极间气体光速散布出现管流特色,而气压散布和磁场散布存在相似的散布法则,即在大面积电极地方海域磁场较强气压较高,而电极边缘海域磁场较弱气压较低;另外,反响室采纳喷淋式呆滞电极继续反响气体馈入,气体总流量、作业气压和电极间距是调节电极间气压散布匀称性的不足道参量,采纳大电极间距、高作业气压,以及小的气体总流量无助于于失掉匀称的气压散布。
  等离子体体加强化学气相沉积(PECVD)是眼前硅输出地膜月亮电池组轻工业化生产的重要制备技能。以后,大面积非晶硅(a-Si:H)地膜月亮电池组的制备重要采纳规范13.56MHz射频激起的库容啮合平行板电极PECVD反响室。然而,关于新一代率非晶硅/微晶硅叠层月亮电池组的氢化微晶硅(μc-Si:H)底电池组制备,采纳甚高频(30~300MHz)等离子体体加强化学气相沉积(VHF-PECVD)被觉得是一种很好的取舍,其重要起因在乎VHF-PECVD技能能够在高沉积速率下失掉高品质的地膜资料,大幅度升高氢化微晶硅底电池组的制备工夫。然而,眼前采纳VHF-PECVD技能制备非晶/微晶硅叠层电池组,海内外大全体公司还正在研制间段,还使不得大规模生产,其重要起因在乎没有适宜微晶硅地膜成长的大面积高产能PECVD设施。因而,研制高产能VHF-PECVD设施将激发海内乃至国内月亮能财物的停滞。
  硅输出地膜月亮电池组的制备正常务求地膜薄厚非匀称性在±10%之内,因此VHF-PECVD技能财物化利用所面临的首要问题在乎如何兑现大面积地膜的匀称沉积。VHF-PECVD技能沉积地膜的内中是一个无比简单的物生化学内中,其反响露天部电极间磁场、流体场、热度场的散布匀称性将间接莫须有到地膜沉积的匀称性,但该署物理场空间散布匀称性,那末经过试验钻研不仅费钱费时,同声也存在很多技能问题,这给VHF-PECVD反响室电极构造设计和工艺条件优化造成很大的阻碍。然而,电脑数值模仿以其经济、的特点为大面积VHF-PECVD地膜沉积匀称性钻研提供了一种无效目的,能够经过对大面积VHF-PECVD反响露天部物理场的数值综合,为大面积VHF-PECVD反响室电极设计和工艺条件优化提供不足道的实践指点。
  白文以面积尺度为120cm×80cm的喷淋式呆滞电极VHF-PECVD反响室为钻研目标,利用划算流脑力学硬件CFD-ACE+和二维准立体通路模子,对反响露天部电极间磁场和流场的空间散布继续数值模仿钻研。
1、模子与步骤
  白文所探讨的大面积喷淋式呆滞电极VHF-PECVD反响室简化构造示用意,如图1(a)所示。VHF-PECVD反响露天部重要由喷淋式呆滞电极和接地电极形成,喷淋式呆滞电极作为功率电极被搁置在接地真空反响室中,与接地电极形成电极构造对称的现实反响室。反响室采纳VHF功率源激起等离子体体产生,功率馈入点散布于喷淋式呆滞电极反面。
  关于上述构造的大面积反响室电极间磁场散布的模仿,白文重要思忖电极间电势驻波效应答大面积VHF-PECVD反响室电极间磁场散布的莫须有,疏忽电极边缘效应、衰势波效应等成分对电极间磁场散布匀称性的莫须有。因而,白文采纳了二维准立体通路步骤和FlexPDE硬件对反响室电极间的磁场散布继续划算。白文那里不对二维准立体通路步骤做详尽的讲述,具体推导可参考文献。
  另外,关于反响露天部流场的模仿,白文假如反响室为等温反响室,疏忽了反响露天部热度场的散布问题;同声也假如参加反响的气体经过喷淋式呆滞电极匀称进入到反响室等离子体体区,并从电极四处边缘排出等离子体体区。白文仅容易思忖气体在反响室电极间固定所构成的流场散布,排除非喷淋式呆滞电极外部流场散布对反响室电极间流场散布的莫须有。
图1(a)大面积喷淋式呆滞电极VHF-PECVD反响室示意 图(b)反响室二维模子
  依据上述反响室构造及其假如,白文利用划算流脑力学硬件CFD-ACE+构建了用来反响室电极间流场综合的简化二维模子,模子流场划算海域如图1(b)所示。模子将反响室内的反响气体思忖为可压缩现实气体,并采纳进度进口边界条件和气压入口边界条件,在稳态条件下求解N-S方程。喷淋式电极气体进口处的法向气体光速界说为v,光速v与气体总流量Q存在Q=v×S×P的折算关系,S为喷淋式呆滞电极面积,P被界说为反响室作业气压。另外,气体入口边界气压设为P。思忖到反响室模子构造的对称性,白文取舍两电极间的旁边地位处作为流场散布的探讨区。
3、论断
  白文重要对准大面积喷淋式呆滞电极VHF-PECVD反响室,采纳数值步骤钻研了反响室电极间磁场和流场的空间散布匀称性问题。经过对电极间流场和磁场的模仿可知,电极间气压散布与磁场散布存在类似的趋向,即在电极地方海域磁场强气压高而在边缘海域磁场弱气抬高。这种电极间磁场和气压散布法则会招致电极间等离子体体的非匀称散布,从而莫须有到地膜的匀称成长。另外,对电极间气压散布的进一步钻研表明,采纳大电极间距、高作业气压,以及小的气体总流量无助于于失掉匀称的气压散布。
   

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