金属有机化学气相沉积(MOCVD)是制备LED、半导体激光器和大功率电子器件的关键技术。随着半导体照明产业的迅速发展,MOCVD外延片的产率和良率成为制约该行业发展的瓶颈。改进并研发高质量的多片式MOCVD反应器,对于半导体照明产业的发展至关重要。　　 本论文设计了一种多反应腔并联的热壁式MOCVD反应器,每个反应腔之间相互独立,反应气体由一条总管供给通往各个反应腔的各条支管。总管直径大大于支管直径,因此总管内的压强差可忽略。通过质量流量计(MFC)控制各管的流量配比,压力控制器(PC)调节各反应腔内操作压力,结合出口处的真空泵抽吸,可使每个反应腔的进气压强、流量以及生长条件近似相同。由于热壁反应器无需水冷,从而可以简化设备结构和控制方式,实现多片式生长。　　 为了验证这种新型反应器的性能,利用FLUENT和CVDsim软件,对其薄膜生长过程及其与外部参数的关系进行了计算机数值模拟,并提出了反应器的优化方案。在此过程中,对考虑热辐射和化学反应的二维模型和三维模型进行了数值模拟,模拟了不同流速、高度、长度、压强、TMG流量、Ⅴ／Ⅲ比和衬底温度对反应器内流场、温场、浓度场以及沉积速率的影响,验证了设计方案的可行性。研究发现:存在一个最佳的气体流速、反应器高度和长度条件,在此条件下,反应前体的产生与沉积达到平衡,从而能够抵消反应前体的沿程损耗,实现均匀的GaN生长。此外,我们还发现GaN的生长速率不与TMG的流量成正比,随着Ⅴ／Ⅲ比和衬底温度增加,生长速率先增大后减小。通过优化设计,可以抑制衬底上、下游由于热解产生的无用沉积。　　 论文最后对基于三维非稳态的滑动网格模型进行了探索,分析了衬底上的同一位置在不同时刻的生长速率,当衬底旋转时,均匀性得到明显改善。