AlN单晶薄膜是重要的第三代半导体材料,具有宽带隙、耐辐射、耐高温等特点,广泛用于制备半导体发光器件和功率器件。金属有机化学气相沉积（MOCVD）是AlN薄膜生长的关键技术。在AlN的MOCVD生长中,含Al前体Al（CH3）3（简写为TMAl）与含N前体NH3很容易发生气相预反应,导致生长速率低、薄膜质量差。AlN薄膜的生长速率和质量与气相反应路径有直接相关。本文针对三种主要的MOCVD反应器:喷淋式（CCS）、高速转盘式（RDR）、行星式反应器。对这三种反应器的操作参数和几何参数对AlN生长的影响进行数值模拟研究,进而对反应器的生长参数进行优化。论文主要内容如下:1.根据前人的研究,总结出MOCVD生长AlN的化学反应路径模型,并建立了反应器二维模型,采用VR-Nitride软件,对MOCVD生长AlN薄膜进行输运过程和化学反应耦合模拟。2.针对喷淋式反应器,研究操作参数对AlN生长速率和化学反应路径的影响。研究发现,低V/III比、高H2流量、高进口温度、低压强、低腔室高度条件下,反应路径为加合路径和热解路径并存,薄膜生长速率较高。反之,化学反应路径则由加合路径主导。高V/III比时含Al粒子浓度较低,可能是由于较大的NH3流量将含Al粒子带出生长区域;高H2流量对热解路径的促进,则是由于反应前体被H2稀释,进而削弱了寄生反应;高进口温度对化学反应的影响,是由于温度梯度的变化;而低压强和低腔室高度都使粒子碰撞频率降低,进而削弱了寄生反应。3.针对高速转盘式反应器,研究操作参数对AlN生长速率和化学反应路径的影响。研究发现低压强,低V/III比,衬底温度1300 K,高衬底转速和高载气H2流量下可以获得较高的AlN薄膜生长速率。热解反应强度较弱,对薄膜生长的贡献可以忽略,反应路径以加合路径为主。高压强下反应器内浮力对流作用加剧,含Al粒子不能顺利到达衬底表面;高衬底转速下衬底上方容易形成环形漩涡,反应前体浓度范围压缩并且靠近衬底表面,提高AlN薄膜生长速率;高温衬底会导致吸附在衬底表面的含Al粒子断开化学键,脱附迁移;高V/III比下NH3流量较大,寄生反应严重。高载气H2流量稀释源气体,抑制寄生反应。4.对行星式反应器的衬底位置进行数值模拟研究。研究发现倒置和倾斜衬底反应器内AlN平均生长速率有所提高,同时薄膜生长的均匀性较好。传统衬底反应器内的化学反应路径由加合反应主导,倒置衬底反应器内MMAl的浓度峰值与氨基物DMAlNH2和加合物[DMAlNH2]2的浓度峰值处于同一数量级(～10-4),化学反应路径由加合路径和热解路径共同完成。加合路径和热解路径共同完成化学反应路径能够提高AlN薄膜的平均生长速率。