Μαθηματική προσομοίωση χημικών διεργασιών απόθεσης από ατμό: απόθεση Βολφραμίου σε κατακόρυφο αντιδραστήρα

Κατσούδας, Κυπριανός; Katsoudas, Kyprianos

dc.contributor.author	Κατσούδας, Κυπριανός	el
dc.contributor.author	Katsoudas, Kyprianos	en
dc.date.accessioned	2016-04-25T09:00:36Z
dc.date.available	2016-04-25T09:00:36Z
dc.date.issued	2016-04-25
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42433
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.4522
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Υπολογιστική Μηχανική”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Χημική απόθεση από ατμό	el
dc.subject	Χημική απόθεση υμενίου βολφραμίου	el
dc.subject	Μέθοδος πεπερασμένων όγκων	el
dc.subject	Αντιδραστήρας ψυχρών τοιχωμάτων	el
dc.subject	Κατακόρυφος αντιδραστήρας	el
dc.subject	Chemical vapor deposition	en
dc.subject	Chemical deposition of tungsten films	el
dc.subject	Finite volume method	el
dc.subject	Cold wall reactor	el
dc.subject	Vertical reactor	el
dc.title	Μαθηματική προσομοίωση χημικών διεργασιών απόθεσης από ατμό: απόθεση Βολφραμίου σε κατακόρυφο αντιδραστήρα	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Χημική μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-10-26
heal.abstract	Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία μελετάται η λειτουργία κατακόρυφου αντι-δραστήρα χημικής απόθεσης από ατμό με ψυχρά τοιχώματα σε συνθήκες χαμηλής πίεσης για την παρασκευή στερεού υμενίου βολφραμίου. Στην πρώτη ενότητα γίνεται αναφορά στους μηχανισμούς της χημικής απόθεσης από ατμό και στα συστήματα αντιδραστήρων που χρησιμοποιούνται σήμερα. Στην δεύτερη ενότητα παρουσιάζονται τα μαθηματικά μοντέλα μεταφοράς και χη-μικής κινητικής για τη διεργασία. Στην τρίτη ενότητα γίνεται περιγραφή της αριθμητικής επίλυσης του μαθηματικού μοντέλου. Γίνεται αναφορά στη διακριτοποίηση της εξίσωσης μεταφοράς, στις επαναληπτι-κές μεθόδους επίλυσης του συστήματος των διακριτοποιημένων εξισώσεων και στις τεχνικές υποχαλάρωσης για την επίτευξη σύγκλισης κατά την επαναληπτική διαδικασία. Στην τέταρτη ενότητα γίνεται αναφορά στο φυσικό πρόβλημα και στον τρόπο προ-σομοίωσής του. Περιγράφεται η γεωμετρία του αντιδραστήρα που εξετάζεται και οι παρά-μετροι λειτουργίας. Για την προσομοίωση χρησιμοποιείται διδιάστατο τοπολογικά καρτε-σιανό οριόδετο πλέγμα αξιοποιώντας τη συμμετρία ως προς τον κατακόρυφο άξονα. Πραγ-ματοποιείται μελέτη ανεξαρτησίας της επίλυσης από πύκνωση του πλέγματος, επιλύοντας το υδροδυναμικό πρόβλημα, από την οποία προκύπτει ότι το πλέγμα 217×1973 θεωρείται κατάλληλο για την εξαγωγή συμπερασμάτων. Στη συνέχεια πραγματοποιούνται προσο-μοιώσεις για χημική απόθεση βολφραμίου (W) από αντίδραση ατμών WF6 και Η2 επάνω σε θερμαινόμενο υπόστρωμα. Για τη διασπορά των αντιδρώντων χρησιμοποιείται καταιονι-στήρας. Εξετάζονται τρεις περιπτώσεις. Στην πρώτη γίνεται χρήση διατομής επτά οπών για τον δίσκο καταιονισμού, στη δεύτερη χρήση διατομής τεσσάρων οπών, και, στην τρίτη χρήση διατομής επτά οπών με ψυχρά τοιχώματα καταιονιστήρα αντί για αδιαβατικά. Τα αποτελέσματα για τις τρεις περιπτώσεις είναι παρόμοια, με τον ρυθμό απόθεσης βολφρα-μίου στο υπόστρωμα να κυμαίνεται στο εύρος 3507-3523 Å/min.	el
heal.abstract	In this thesis the operation of a vertical low pressure cold wall chemical vapor depo-sition reactor is studied for the production of solid tungsten films. The first chapter describes the mechanisms of chemical vapor deposition and the different types of reactors that are used today. In the second chapter the mathematical transport model and chemical kinetics model of the process are presented. The third chapter describes the method for numerically solving the mathematical model. Reference is made to the discretization of the transfer equation, the iterative methods of solving the system of discretized equations and the under-relaxation techniques used in order to procure convergence of the iterative solution process. The fourth chapter is devoted to the physical process and the way it is simulated. The geometry of the reactor and the operational parameters are described. For the domain a two dimensional cartesian body fitted coordinate grid is used while taking advantage of the symmetry around the vertical axis. Grid independence study is carried out, by solving the hydrodynamic problem, which shows that a grid of 217×1973 cells is considered appropri-ate for the following simulations. Subsequently, simulations of chemical deposition of tung-sten (W) produced by reaction between gas reactants WF6 and H2 onto a heated substrate are performed. Inside the reactor a showerhead is used for the dispersion of the reactants. Three cases are examined. In the first case seven holes are used for the description of the shower plate. In the second case four holes are used. In the third case seven holes are used and the shower head walls are considered cold instead of adiabatic. The simulation results for all three cases are quite similar. The tungsten deposition rate is in the range of 3507-3523 Å/min.	en
heal.advisorName	Μπουντουβής, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Μπουντουβής, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Μαρκάτος, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Φούντη, Μαρία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	106 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true