多片式衬底 HFCVD 系统沉积金刚石颗粒物理场的仿真优化
摘要：本毕业设计课题研究的是使用 FLUENT 流体仿真软件对沉积金刚石单晶颗粒系统中的物理场进行仿真优化，以
及检测多片式栅状硅衬底上的温度，保证金刚石单晶颗粒能够在多片式硅衬底上均匀生长。首先使用 GAMBIT 软件对
沉积金刚石单晶颗粒系统进行简化模型的建立和模型网格的划分，然后将导出的 mesh 文件导入 FLUENT 软件中，再
经过一系列的参数设置，便可以进行仿真了。对进气口数量和分布位置不同的 5 组沉积金刚石微粉系统模型进行仿
真，观察仿真结果中多片式栅状硅衬底上温度的均匀性及气体流速的变化，结果表明:传统的沉积金刚石单晶颗粒系
统中出现了热阻扰和热扰乱现象，而优化后的沉积金刚石单晶颗粒系统可以有效的解决这一问题，能够得到杂质少、
性能好的金刚石单晶颗粒。
关键词： FLUENT 流体仿真软件；均匀性；沉积金刚石颗粒系统
Simulation optimization of physical field of diamond particles
deposited by multichip substrate HFCVD system
Abstract: The research topic of this graduation project is to use FLUENT software to simulate and optimize the velocity
field in the sedimentary diamond micro-powder system, and to adjust the temperature of the multi-chip silicon substrate to
ensure that the diamond micro-powder can grow uniformly on the multi-chip silicon substrate. Firstly, the preprocessing
software GAMBIT of FLUENT was used to simplify the modeling and mesh division of the sedimentary diamond system,
and then the mesh file exported by GAMBIT was imported into FLUENT for simulation. Different quantity and distribution
of air inlet position 5 groups of deposition of diamond simulation system model, to observe the simulation results of multiple
disk on the silicon substrate temperature uniformity and the change of the gas flow rate, the results showed that the
deposition of diamond micro powder system of traditional appeared a filibuster and hot upsetting, and the optimized
deposition of diamond system can effectively solve the problem, can be less impurity, good performance of diamond
particles.
Keywords: FLUENT fluid simulation software、uniformity、 Diamond micro-powder deposition system
目录
第一章 绪论..................................................................................................................3
.1 研究课题的意义.............................................................................................3
.1.1 CVD 金刚石颗粒的简介......................................................................3
.1.2 HFCVD 合成金刚石颗粒概述............................................................ 4
.1.3 HFCVD 法制备金刚石颗粒的优点................................................. 6
.2 HFCVD 合成金刚石颗粒的物理场条件....................................................... 7
.3 国内外研究 HFCVD 系统制备金刚石颗粒的现状...................................... 7
.4 此课题研究内容..............................................................................................8
第二章 多片式栅状衬底 HFCVD 系统的仿真及方法........................................... 10
.1 仿真模型的建立原理....................................................................................10
.2 GAMBIT 模型的建立................................................................................... 10
.3 流体动力学控制方程的确定........................................................................14
.4 FLUENT 进行仿真时的关键步骤................................................................16
第三章 仿真优化的结果分析....................................................................................21
.1 传统模型的研究...........................................................................................21
.2 优化模型的研究............................................................................................23
第四章 CVDC 沉积金刚石单金颗粒实验............................................................... 31
.1 CVD 金刚石单晶颗粒沉积实验方法...........................................................31
.2 CVD 金刚石单晶颗粒沉积结果...................................................................31
第五章 结论................................................................................................................33
总结..............................................................................................................................34
致谢..............................................................................................................................35
参考文献......................................................................................................................36
参考文献
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