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GaN-MOCVD反应室的CFD数值模拟计算的开题报告

1.研究背景与意义

化学气相沉积法（MOCVD）是一种制备宽带隙半导体材料的重要技术，已广泛应用于LED、激光器、太阳能电池等领域。然而，MOCVD过程中气相反应的复杂性使得优化反应条件和提高材料质量成为一个挑战。计算流体力学（CFD）模拟方法可用于模拟反应室内的流场、温度场、气相成分分布等关键参数，从而揭示反应机理和优化反应条件，提高材料质量与器件性能。本研究旨在利用CFD模拟方法研究GaN-MOCVD反应室中气相化学反应的动态特性，为制备高质量GaN材料提供理论基础。

2.研究内容与方法

2.1研究内容

（1）建立GaN-MOCVD反应室的CFD数值模型，包括反应室内部的几何结构、反应过程中所涉及的化学反应、物理过程以及其它相关细节；

（2）通过CFD数值模拟，研究和分析GaN-MOCVD反应室内的气相流动、温度场、传质和化学反应过程等关键参数的分布特征及其变化规律，去掉杂质助剂对物理与化学过程的影响；

（3）模拟不同反应条件下气相成分、沉积速率、晶体质量等重要物理化学参数随时间和空间的演变，研究材料生长的机理；

（4）对比实验结果，验证CFD模拟的可靠性和准确性。

2.2研究方法

建立GaN-MOCVD反应室的CFD数值模型，考虑物理化学过程，采用ANSYSFluent软件进行数值模拟。具体内容包括：

（1）建立反应室的几何模型和网格划分，采用三维模型，并分区域分别拖拽网格划分，确保网格质量；

（2）设定边界条件，包括进口处的进气流量、温度、组分等关键参数，以及出口处的压力等条件；

（3）设定物理模型，包括气体流动、传热、物质传递、化学反应等过程，并考虑杂质助剂对物理化学过程的影响；

（4）运行CFD数值模拟，分析反应室内的气相流动、温度场、传质和化学反应过程等关键参数的分布特征及其变化规律。

3.预期研究结果

（1）建立GaN-MOCVD反应室的CFD数值模型，包括反应室内部的几何结构、反应过程中所涉及的化学反应、物理过程以及其它相关细节；

（2）模拟不同反应条件下气相成分、沉积速率、晶体质量等重要物理化学参数随时间和空间的演变，研究材料生长的机理；

（3）比较实验结果，验证CFD模拟可靠性和准确性；

（4）分析模拟结果，得出对于GaN-MoCVD反应室优化设计，提高GaN材料质量的建议。