CVD模拟铼涂层沉积

实验简介：化学气相沉积是（CVD）一种常用的制备材料的气相生长方法，通过反应物质在气态下发生化学反应，生成固态物质沉积在基体表面，进而制备固态材料的工艺技术。CVD可以用来生长单晶、多晶和非晶薄膜，广泛应用于微电子器件、光电器件以及表面工程，是制备功能材料、结构材料、纳米材料的重要方法。

在CVD过程中，对薄膜或涂层沉积起决定性作用的是反应器内的输运现象和流体动力学特性，依赖于过程条件（温度、压力）的控制和反应器形状的设计。由于CVD技术对于不同形状的构件需要设计专门的反应器装置和摸索最优的工艺条件，如果单纯依靠实验来验证则成本太高。所以在开展实验前需要采用计算流体力学软件对整个过程进行模拟，进而对实验过程进行优化指导。本实验以CVD制备难熔金属铼涂层为例，采用Fluent软件对CVD的传质输运和化学反应过程进行了模拟，从而使学生能够形象直观地对整个CVD的原理、过程有更深刻的理解和认识。

图1 Fluent界面及不同总压下沉积室内ReCl₅浓度分布图

实验功能：本实验系统提供了两种不同形状的反应器模型，学生可以通过模型操控界面，自主改变工艺条件（温度、压力）和反应器形状进行实验得出不同条件下的流场、浓度场、温度场分布，从而了解不同条件对整个CVD过程的影响规律。

实验效果：该实验模拟了CVD制备铼涂层的传质输运和化学反应过程，使学生能够形象直观地对整个CVD的原理、过程有更深刻的理解和认识。