Данная работа посвящена численному моделированию тепло- и массопереноса в горизонтальном МОСГФЭ реакторе «Dragon 200» и исследованию влияния секционной подачи реагентов на неоднородность параметров выращиваемого кристалла. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Проведение численного моделирования тепло- массопереноса с учётом различных сопряжённых физических процессов. 2. Верификация существующей модели химического реагирования. 3. Исследование влияния секционной подачи реагентов на однородность скорости роста и состава кристалла. 4. Выработка рекомендаций для улучшения неоднородности параметров кристалла. Работа проводилось совместно с Физико-Техническим институтом, где разрабатывается реактор «Dragon 200». Были проведены верификационные расчёты для модели химического реагирования. Было получено и проанализировано решение с однородной подачей реагентов. Затем было получено несколько вариантов с секционной подачей реагентов. Проанализировано влияние понижения и увеличения расходов через различные области, а также влияние давления на неоднородность параметров кристалла. В результате выработана рекомендация для увеличения однородности методом секционной подачи реагентов. Таким образом, получено, что удовлетворительной однородности кристалла в горизонтальном реакторе можно добиться путём секционной подачи реагентов.

The given work is devoted to numerical simulation of heat and mass transfer in a horizontal CVD reactor «Dragon 200» and investigation of the influence of sectional supply of reagents on heterogeneity of the growing crystal parameters. The research sets the following goals: 1. Numerical simulation of heat and mass transfer taking into account various coupled physical processes. 2. Verification of existing model of chemical reactions. 3. Investigation of impact of sectional supply of reagents on uniformity of the crystal’s growth rate and composition. 4. Development of recommendations for improving the heterogeneity of crystal’s parameters. The work was carried out with the Institute of Physics and Technology where the «Dragon 200» reactor is being developed. Verification calculations of the chemical reaction model were carried out. A solution with uniform supply of reagents was obtained and analysed. Then several variants with sectional supply of reagents were obtained. The effect of decreasing and increasing flow rates through different areas as well as pressure effect on inhomogeneity of crystal parameters were analyzed. The recommendation for obtaining better homogeneity using the sectional reagent supply method was made. Thus, it was found that a satisfactory homogeneity of the crystal in the horizontal reactor can be achieved by sectional supply of the reagents.

• ВВЕДЕНИЕ
• 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
  • 1.1 Обзор метода МОСГФЭ и типов реакторов для него
  • 1.2 Обзор литературы по горизонтальным реакторам
  • 1.3 Теоретические и экспериментальные основы используемой комплексной модели реактора
• 2 ФИЗИЧЕСКАЯ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛИ
  • 2.1 Физическая модель
    • 2.1.1 Теплообмен
    • 2.1.2 Течение в ростовой камере реактора
  • 2.2 Математическая модель
    • 2.2.1 Уравнения тепло- и массопереноса
    • 2.2.2 Модель дискретных ординат
    • 2.2.3 Газофазная нуклеация, конденсация и перенос частиц
    • 2.2.4 Граничные условия на каталитической стенке
  • 2.3 Вычислительные аспекты
• 3 ВЕРИФИКАЦИОННЫЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ
  • 3.1 Исследование сеточной сходимости
  • 3.2 Верификация модели на двумерных расчётах
  • 3.3 Исследование влияния дискретизации метода дискретных ординат
• 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СЕКЦИОННОЙ ПОДАЧИ РЕАГЕНТОВ НА НЕОДНОРОДНОСТЬ ПАРАМЕТРОВ КРИСТАЛЛА
  • 4.1 Однородная подача реагентов
  • 4.2 Секционная подача реагентов
• 5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• 6 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ