Estudio de los fenómenos de transporte acoplados con el mecanismo de depósito sobre un filamento en un reactor DQV vertical - Estrada Villagrana, Alma Delia (Universidad Autónoma Metropolitana, 1996)
La formación de películas inorgánicas utilizando un gas reactivo, es de gran importancia industrial, pues esta películas se usan en la fabricación de microcircuitos y celdas solares entre otras aplicaciones. Dichas películas deben tener propiedades con altas especificaciones, por lo cual el estudio de su formación es muy importante. Una de las propiedades básicas, es la uniformidad de la película; la cual a su vez está determinada no sólo por el mecanismo de depósito, sino también por el acceso de reactivos a la superficie, por lo tanto el estudio de la cinética de depósito junto con los fenómenos de transporte es muy importante. Desafortunadamente, el problema es complejo y por lo general se estudian por separado. e El principal objetivo de este trabajo fue el desarrollar un modelo matemático que describa tanto a los fenómenos de transporte en el gas como al mecanismo de depósito de una película de silicio, para determinar la influencia de los primeros en la uniformidad de la película. Se estudiaron dos sistemas. El primero de llos ha sido ampliamente estudiado, es el depósito de silicio en una placa horizontal, este tipo de receptores es el utilizado en microcircuitos. Sobre el receptor pasa una corriente de gas con los reactivos, en este caso siluros. Para que el depósito se lleve a cabo, la placa debe estar a alta temperatura. El segundo sistema no ha sido profundamente estudiado, se trata de un receptor tipo filamento, que es usado como fibra estructural en la aeronáutica, en un cilindro cerrado, pues se quería estudiar el efecto de la convecci6n libre en la uniformidad de la película. El depósito elegido fue nuevamente el de silicio. El mecanismo de depósito elegido supone la formación de una capa monomolecular de acuerdo con el tratamiento de Langmuir. Para cada sistema se planteó un sistema de 9 ecuaciones de acuerdo con la teoría de fenómenos de transporte y la cinética propuesta. Estos sistemas de ecuaciones fueron resueltos con los métodos de colocación ortogonal y RungeKutta-Fehlberg. Los resultados para el reactor mostraron que la convección libre afecta en el depósito, principalmente en los casos en que es mayor, debido a que al llegar más reactivo al filamento se deposita más reactivo, mismo que se va agotando a lo largo del filamento, originando que la película sea de mayor espesor en la parte inferior del filamento. El problema de la placa ayudó a definir las condiciones de frontera para el reactor, y aunque originalmente los problemas eran independientes, finalmente se hicieron casos análogos para la placa, que mostraron que a mayores velocidades del gas, el depósito es más uniforme. Extrapolando estos resultados al reactor se encontró, que si este fuese abierto y el número de Reynolds fuese mayor a 10, entonces el depósito sería más uniforme que a velocidades más bajas. La principal contribución de este trabajo fue el realizar un modelo conjunto de los fenómenos de transporte y el mecanismo de depósito, lo cual demostró que el efecto de la convección en la uniformidad de la placa, es muy importante. Se encontró que la etapa inicial del depósito puede ser deciiiva en las características de la película.