金属有机化学气相沉积(MOCVD)是制备微电子和光电器件的关键技术。在MOCVD反应器中,存在着大的温度差和浓度差,将引发强烈的自然对流和浓度扩散。此外还存在着气体的强迫流动、热物性对温度的依赖、由高温引起的热扩散以及高温衬底对壁面的热辐射等,它们与反应器的形状和几何尺寸等因素耦合在一起,影响薄膜生长的速率和质量。因此,深入了解MOCVD反应器内的输运过程,对于优化反应器设计、控制薄膜生长速率和提高薄膜生长质量,具有重要意义。垂直喷淋式反应器是近年来迅速发展的一种反应器。目前对垂直喷淋式反应器的研究局限在传统的“顶部喷入底部排出”式,而该结构会造成薄膜沿基片径向生长的不均匀。本论文设计了一种新型反应器,采用“顶部喷入顶部排出”的反向流动通气方式,进口管与出口管交叉排列。在该反应器中,基片上方的浓度仅在单个喷管周围变化,消除了沿径向的浓度差异。为了验证这种新型反应器的性能,利用FLUENT软件,对其输运过程及其与外部参数的关系进行了计算机数值模拟研究,并提出了反应器的优化方案。在此过程中,分别对二维轴对称模型、三维单元体模型和包含化学反应的三维完整模型进行了数值模拟。通过变化操作参数和反应器几何参数发现,减小喷管间的中心距、降低反应室内的压强,有利于获得基片上方均匀的温度场和反应气体浓度场;加大进口处气体标准流量,有利于获得基片上方较大的温度梯度和提高生长速率。通过对比新型反应器和传统的垂直喷淋反应器还发现:新型反应器在近衬底处的反应气体浓度分布、沉积均匀性都优于传统式反应器,但沉积速率大约只有后者的1/2。论文最后还对电晕放电影响MOCVD反应器内的流动做了实验研究。发现电晕负极发射电子,对气流有排斥作用,作用力与电压近似成正比。利用上述现象可以在反应器内抑制气体涡旋,控制气体的定向流动。