新型多晶硅還原爐溫度,流動和能耗的模擬.pdf

1、多晶硅還原爐(CVDreactor)是西門子法生產(chǎn)多晶硅的主要設(shè)備。本文主要研究多晶硅還原爐內(nèi)的溫度場、流場以及能耗問題。
　　硅在多晶硅還原爐(CVDreactor)內(nèi)的生長是一個復(fù)雜的過程,涉及動量,熱量,質(zhì)量傳遞以及化學(xué)反應(yīng),爐內(nèi)流體流動分布是影響還原能耗的關(guān)鍵因素。在這項研究中主要考慮如何提高還原爐中流場和溫度場的均勻性。本課題組提出了一種新的還原爐設(shè)計方案,與傳統(tǒng)的多晶硅還原爐相比,在改進(jìn)的還原爐內(nèi)加入了內(nèi)罩,從而使氣體

2、在多晶硅還原爐中的流動路徑改變。在改進(jìn)的還原爐內(nèi),氣體進(jìn)口和氣體出口被劃分到不同的區(qū)域,氣體從氣體進(jìn)口進(jìn)入多晶硅還原爐后向上流動同時參與氣相沉積反應(yīng),反應(yīng)后通過內(nèi)罩的頂部,最后從氣體出口流出。本文的研究重點(diǎn)是內(nèi)罩結(jié)構(gòu)的設(shè)計,以期可以提高還原爐內(nèi)部流場及溫度的均勻性。通過計算流體力學(xué)研究,在改進(jìn)的多晶硅還原爐內(nèi)沒有出現(xiàn)局部溫度過高的現(xiàn)象,壁面溫度都低于575℃,那么三氯氫硅就不會在壁面上沉積硅,有效地保證了內(nèi)罩壁面的反射效果。通過在改進(jìn)的

3、多晶硅還原爐中改變壁面反射率,來觀察壁面反射率對還原爐溫度場的影響中發(fā)現(xiàn),壁面反射率的變化對多晶硅還原爐中溫度分布的均勻度來說基本沒有影響。在改進(jìn)的多晶硅還原爐中硅棒附近的區(qū)域氣體都是自下而上均勻的流動,有利于硅棒表面硅的沉積,同時也可以保證硅棒的均勻生長。
　　傳統(tǒng)的多晶硅還原爐與改進(jìn)的多晶硅還原爐相比,在壁面輻射能耗上要多一些,改進(jìn)的多晶硅還原爐較傳統(tǒng)的多晶硅還原爐生產(chǎn)單位質(zhì)量的硅的能量損失減少2Kwh/kg,能量損失降低了1