GaN材料的制备是现在半导体方面研究的热点,对于其制备过程的研究,主要有两种途径：一、实验研究,这是目前主要的研究方法。二、计算机模拟,这种方法以省时省力、保护环境等诸多优点正受到广泛应用。本文正是依据计算机流体动力学原理,采用有限元分析软件,以自行设计的水平热壁式 HVPE 系统为模型,对不同条件下 GaN 衬底材料的制备进行了数值模拟研究。 　　首先对反应室内的配置进行了设计优化。文中采用固定变量法,分别改变 GaCl 管道喷口到衬底表面的高度h、GaCl管道喷头左边缘到衬底边缘的距离L1和NH3管道出口到衬底边缘的距离L2,通过观察分析这些值变化时对反应区流场、浓度场的影响来确定反应室的配置,根据结果选定h的范围为10-15mm,L1的范围为35-45mm,L2的范围为40-60mm。 　　根据反应室配置优化的模拟结果,最终选定h=12mm、L1=40mm、L2=40mm作为以下研究的模型,然后改变几种反应参数,通过观察相应的反应区内流场、GaN沉积率的变化情况,得到对这些反应参数最优值的选取规律：反应室内主要有主载气、NH3水平向右与GaCl从出气口向下这两个来流方向,根据分析可知,这两个方向的流速必需保持一定的差值,才能使衬底上方流动处于层流稳态,同时又保证GaN在表面分布均匀。即在固定GaCl流速以后,总水平流速就可通过计算选取最优值了。为了保证GaN有较大的沉积率,使生长速度较快,水平流动中NH3的含量要与GaCl的量相匹配,为了较大程度避免预反应,主载气的流速也不能太小。 　　固定气流速度不变后,改变的值,结果表明,该比值越大,GaN表面沉积的均匀性越高,但沉积率一般会降低,这就使得GaN良好的沉积均匀性和较快的生长速度难以同时达到,其中GaCl(即 族元素)的量对GaN沉积的均匀性以及沉积率的大小都起着主导作用。