水平コールドウォール型CVD装置の熱流動特性および熱拡散現象 Heat Transfer and Thermal Diffusion Phenomena in a Horizontal Cold-Wall CVD Reactor

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抄録

水平コールドウォール型CVD装置内の熱流動特性ならびに熱拡散現象を理論的ならびに実験的に検討した.大気圧で操作される装置内の熱流動の可視化実験を行い, ヘリウム (He) をキャリアガスとして用いた場合, 広範なレイノルズ数 (<I>Re</I>) 領域で安定した2 次元流が形成されるのに対し, 窒素 (N<SUB>2</SUB>) を用いた場合は縦渦と横渦が重畳した複雑な3 次元流構造を形成しやすいことがわかった.従って, He系の流動様式はほぼ全<I>Re</I>領域で 2次元数値解析によって再現できた.CVD模擬原料として熱的に安定な非反応性の六フッ化硫黄 (SF<SUB>6</SUB>, 分子量146) を用い, 混合ガス系 (N<SUB>2</SUB>-SF<SUB>6</SUB>, He-SF<SUB>6</SUB>) における濃度分布を測定することにより, 熱拡散現象を実験的に明らかにした.その結果分子量比の大きいHe 系では窒素系に比べ約3倍もの濃度分離の起こり得ることを明らかにした.また組成依存性を考慮した熱拡散ファクターを適用して得られた数値計算結果が実験結果を良好に再現することがわかった.また重力加速度の異なる環境下では流動および濃度分布も大きく変化することがわかった.

Heat transfer, fluid flow and thermal diffusion phenomena in a horizontal cold-wall CVD reactor were investigated theoretically and experimentally. The flow visualization experiments revealed that a stable two dimensional flow pattern prevails in the He system over a wide range of Reynolds numbers, while the N<SUB>2</SUB> system has a tendency to form a complex three dimensional flow structure in which transversal and longitudinal rolls were included. The calculated results of a two dimensional numerical model accurated represent the experimentally observed flow for the He system. Thermal diffusion phenomena in a cold-wall CVD reactor were elucidated successively by measuring the composition of SF<SUB>6</SUB> as a simulated CVD source material. Through experiments, it was found that a compositional separation about 3 times larger was likely to be achieved in the He system, which has a larger value of ratio in molecular weight compared to the N<SUB>2</SUB> system. Numerical results calculated using a thermal diffusion factor estimated from inlet gas composition agreed well with experimental results. Fluid flow and concentration profiles were changed dramatically under the various gravitational accelerations conditions.

収録刊行物

  • 化学工学論文集  

    化学工学論文集 22(1), 140-149, 1996-01-20 

    The Society of Chemical Engineers, Japan

参考文献:  25件

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被引用文献:  3件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10002668100
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00037234
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    0386216X
  • NDL 記事登録ID
    3918376
  • NDL 雑誌分類
    ZP5(科学技術--化学・化学工業--化学工学)
  • NDL 請求記号
    Z17-725
  • データ提供元
    CJP書誌  CJP引用  NDL  J-STAGE 
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