CVD Prozess    

In diesem Beispiel wird die Konfiguration der Anwendung für einen CVD-Beschichtung  in einem diskontinuierlichen Prozess dargestellt.   Um Ti und TiN- Masse in Abhängigkeit von der Temperatur zu ermitteln, wurden zwischen 300 bis 1000 °C mehrere Berechnungen durchgeführt.
Bei jedem Berechnungszyklus wurden Temperaturen von 300 bis 900 eingegeben und mit der Pfeilrechtstaste Berechnung durchgeführt und gleichzeitig graphisch dargestellt.
Die sonstigen Bedingungen werden unten in der Abbildung dargestellt. 
Weiterhin wird die Einstellungen der Software im folgenden Text erläutert.
 

 
Grafische Darstellung der Berechnungen
 
     Vorgehensweise: Einstellungen der Anwendung für die obigen Berechnung unten beschrieben. 

1. Ein neues Projekt erstellen

Im Hauptfenster, Menü Datei -> Projekt -> Neues Projekt. Geben Sie als Projektname z.B. CVD.prj.

 2. Das thermodynamische System definieren  

Im Hauptfenster, Menü Projekt -> Thermodynamisches System

2.1. Elemente im System auswählen: Ar, Cl, Fe, N, Ti .... 

2.2. Stoffe im System Auswählen   

Ar (g), Cl2 (g), N2 (g), TiCl2 (g), TiCl3 (g), TiCl4 (g)
TiCl4 (l)
Fe (s), Fe4N (s), FeCl2 (s), FeCl3 (s), FeTi (s), Ti (s) TiCl2 (s) TiCl3 (s) TiN (s) 
Thermodynamisches System Speichern , Fenster schließen

3. Eingangsstoffe des Gesamtprozesses definieren (Inputs)  

Menü Projekt -> Eingänge
 In der folgenden Dialogbox:   

3.1. Tabellen ID zu 1 (eins) setzen, Tabellennamen: Reaktanden  
In den Stoff-Feldern bei Gase
Ar (g) auswählen und mit dem Button Add -> in die Tabelle einfügen 
N2 (g) auswählen und mit dem Button Add -> in die Tabelle einfügen 
In den Stoff-Feldern bei Liquids
TiCl4 (l) auswählen und mit dem Button Add -> in die Tabelle einfügen  
Einstellungen speichern   
In den Stoff-Feldern bei Solids
Fe(s)  auswählen und mit dem Button Add -> in die Tabelle einfügen
Fe(s)  auswählen und mit dem Button Add -> in die Tabelle einfügen    
Einstellungen speichern 


4. Prozess Definieren
Menü Project ->Prozesse
In der folgenden Dialogbox
 
4.1. Prozess ID zu 1  setzen
Prozessnamen: Reaktor 
Temperatur 500 °C (Diese Angabe kann im Hauptfenster variiert werden)
Druck 0.0001 bar  (Diese Angabe kann im Hauptfenster variiert werden)
Die Auswahlbox T Const. aktivieren (Default ist aktiviert)
Die Auswahlbox Phase gegeben durch thermodynamisches System dekaktivieren  (Default ist aktiviert)
 Einstellungen speichern 

In der Dialogfeld Phase Gas Position 1 und Button Komponente: Alle Gase auswählen

In der Dialogfeld Phase Liquid Position 1 und Button Komponente: Alle Liquids  auswählen

In der Dialogfeld Phase Solid Position 1 und Button Komponente: Alle Solids auswählen, Als Name: Reinstoffe eingeben

In der Dialogfeld Phase Solid Position 2 und Button Komponente: Nur Fe4N (s), FeTi (s), TiN (s) und Ti (s) auswählen, Als Name: Lösung eingeben


 

Anschließend, die Aktivitätskoeffizienten aller Stoffe in der ersten Feststoffphase (Reinstoffe ) zu (1) setzen: d.h. Diese Stoffe können nur als Reinstoff entstehen. Wobei in der zweiten Feststoffphase nur der Aktivitätskoeffizient von Fe (1) vorgegeben wird.


6. Massen-Fluss Definieren
Menü Projekt -> Massen-Fluss
In der folgenden Dialogbox
 
6.1. Prozess ID zu 1  setzen
In Box Eingang (input) Reaktanden  bei 100 % aktivieren
Alle anderen Auswahlboxen sollen deaktiviert bleiben.
Einstellungen speichern 
 
7. Definition der zu protokollierenden Variable
Die Menu Monitoring -> Protokoll-Variable führt zu einer Dialogbox.

Gaskonzentrationen, Out-Werte von Reinstoffen und gelösten Stoffen sowie die Temperatur zur Protokollierung aufnehmen.

 
 
8. Definition der Grafischen Darstellung
mit dem Menu Monitoring -> Grafik-Variable können Grafikvariable definiert werden.
Damit eine Prozessvariable grafisch dargestellt wird, muss sie davor in die Protokoll Tabelle aufgenommen werden.
 
 

9. Ergebnisse:

Die Berechnungen wurden von 200 bis 600 °C mit 10 °C Schtitten durchgeführt.

Das folgende Bild zeigt den Verlauf von gelösten Stoffen soweit die Lösungen möglich ist. Neben TiN kann sich auch Fe4N bilden.


Das folgende Bild zeigt den Verlauf von Reinstoffen im System, Thermodynamisch möglich ist praktisch nur Fe und unter 450 °C auch FeCl2.
 

 

Das folgende Bild zeigt die Konzentration von Gasen im System,


Mit dem Menü Monitoring -> Elementar Balance wird die Frage, wo Ti bei 600  bleibt,  geantwortet.
Im Fenster für Elementar-Balance
In der ersten Kombinationsbox für Element wird Ti gewählt.
Mit dem Button Update wird die Elementar-Balance tabellarisch dargestellt