一种化学气相沉积设备的反应系统及沉积设备技术方案

本发明专利技术涉及一种化学气相沉积设备的反应系统，其特征在于，包括原料容器、原料容器盖和反应室，所述原料容器位于所述反应系统的最下端，所述原料容器盖盖合在所述原料容器上，所述反应室位于所述原料容器盖上方，在所述原料容器盖上设置原料进气孔，所述原料容器盖是一个独立的进气结构件。本发明专利技术中所述主反应室所有进气结构全部做在了原料容器盖（亦为主反应室底板）上，结构简单易加工；并且本发明专利技术中的原料容器内部无任何其他组件，纯粹用来装填原料，结构非常简单，使用方便，且不存在现有技术中所遇到低温保护进气组件和高温蒸发原料发生在同一空间体积内的参数冲突问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种化学气相沉积设备的反应系统，其特征在于，包括原料容器、原料容器盖和反应室，所述原料容器位于所述反应系统的最下端，所述原料容器盖盖合在所述原料容器上，所述反应室位于所述原料容器盖上方，在所述原料容器盖上设置原料进气孔，所述原料容器盖是一个独立的进气结构件。本专利技术中所述主反应室所有进气结构全部做在了原料容器盖（亦为主反应室底板）上，结构简单易加工；并且本专利技术中的原料容器内部无任何其他组件，纯粹用来装填原料，结构非常简单，使用方便，且不存在现有技术中所遇到低温保护进气组件和高温蒸发原料发生在同一空间体积内的参数冲突问题。【专利说明】一种化学气相沉积设备的反应系统及沉积设备
本专利技术涉及一种化学气相沉积设备的反应系统以及具有该反应系统的化学气相沉积设备。
技术介绍
CVD技术能够实现多种先进材料的制造，例如金属材料，陶瓷材料，半导体材料、红外光学材料等；并且可以制备管、薄膜、粉末、体材料等。其中在制备红外光学体材料例如CVDZnS,CVDZnSe等方面更是具有独特的优势，不仅能够实现制备材料的密度高、纯度好、光学性能好，还能实现其他工艺方法不能实现的大尺度材料制备。图1示出了常规CVDZnS制备过程中用到的反应炉100，常规CVDZnS的制备过程为:在圆筒形的高温负压反应炉体101中，底部圆形的坩埚容器102中放入原料Zn，H2S气体和炉体底部融化的Zn蒸气均以Ar为载气输送到温度高于600°C的反应室103里，反应室103的侧壁由石墨材料制成，进入到反应室中的H2S气体和Zn蒸气在石墨衬底上开始实现下列气相反应:Zn+H2S — ZnS+H2 ?反应生成的ZnS分子在衬底上逐渐生长成ZnS多晶晶粒。不断生成的ZnS多晶晶粒持续沉积到表面，随着生长时间的增加材料变厚，经过一段时间的沉积生长，最终可以获得几毫米~几十毫米厚的 硫化锌多晶体材毛坯料。现有技术的反应系统中，锌容器内部存在一个体积比较大的进气组件，此组件极大地占用了锌容器内部的有效容积，降低了锌的装填量，使本来就小的装锌容器的容积进一步受到压缩；并且，由于进气组件穿越锌容器，进气组件是低温组件，而锌的蒸发需要很高的温度，这样在锌容器内部就产生了进气组件的低温保护和原料锌高温蒸发在同一空间体积内的技术参数控制的冲突。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种化学气相沉积设备的反应系统，以至少能够解决现有技术中所存在上述问题之中的一个。根据本专利技术的第一方面，提供一种化学气相沉积设备的反应系统，其特征在于，包括原料容器、原料容器盖和反应室，所述原料容器位于所述反应系统的最下端，所述原料容器盖盖合在所述原料容器上，所述反应室位于所述原料容器盖上方，在所述原料容器盖上设置原料进气孔，所述原料容器盖是一个独立的进气结构件。进一步地，所述原料容器由一块三高石墨坯直接加工而成；优选的，所述原料容器的外形尺寸为:长800~1500mm，宽400~800mm，高350~600mm ;更加优选的，所述原料容器的壁厚为20~50mm，深度为300~580mm。进一步地，所述原料进气孔包括第一原料输入孔；优选的，所述原料输入孔有多个，更加优选的为4-12个。 进一步地，所述原料进气孔包括第一原料载气输入孔，优选的，所述第一原料载气输入孔从所述原料容器盖的侧面延伸到所述原料容器盖的底面；更加优选的，所述第一原料载气输入孔设置一个或者多个；更加优选的，所述原料载气输入孔为1-4个。进一步地，所述第一原料载气输入孔呈「状，在所述原料容器盖的左右两侧对称分布。进一步地，所述原料进气孔包括第二原料及其载气输入孔，优选的，所述第二原料及其载气输入孔从所述原料容器盖的侧面延伸到所述原料容器盖的顶面；优选的，所述第二原料及其载气输入孔设置一个或者多个，更加优选的为2-6个；更加优选的所述第二原料及其载气输入孔呈L状，在所述原料容器盖的左右两侧呈对称状分布。进一步地,所述第一原料为锌,所述第二原料为硫化氢或硒化氢。进一步地，所述原料容器盖上开设的第一原料输入孔、第一原料载气输入孔、第二原料及其载气输入孔的形态为圆孔、椭圆孔、矩形孔或者条缝。进一步地，所述反应室包括主反应室和副反应室。进一步地，在所述原料容器盖的上表面和/或下表面上形成有原料容器密封凹槽和/或主反应室下密封凹槽。进一步地，还包括主反应室顶板，所述主反应室顶板位于所述主反应室的上方，并位于所述副反应室的下方，所述主反应室顶板将所述主反应室和所述副反应室分割开；优选的，所述主反应室顶板的外形尺寸为:长800~1800，宽400~800，高20~50mm ;优选的，所述主反应室为具有四个侧面的方框形结构，优选的，所述主反应室由四块三高石墨板围合而成。进一步地，所述主反应室`顶板整体为一矩形石墨板，优选的，所述主反应室顶板的中间开有通孔，更加优选的，所述通孔为矩形通孔、椭圆通孔或者类椭圆通孔。进一步地，所述通孔为矩形通孔，所述矩形通孔的长边与所述主反应室长边的比例位于1: (2~5)之间，宽边与主反应室宽边的比例位于1: (3~10)之间。进一步地，在所述主反应室顶板的下表面上设置主反应室上密封凹槽，和/或在所述主反应室顶板的上表面上设置副反应室密封凹槽。进一步地，所述副反应室为由三高石墨板围合而成的底面开口的矩形柜式结构；优选的，在所述副反应室的一侧壁上开设有真空系统连接孔；更加优选的，所述真空系统连接孔为圆孔、椭圆孔、矩形孔或者多边形孔；优选的，所述真空系统连接孔的直径、长短轴或者边长为180~500mm。进一步地，所述原料容器盖有多个，每个原料容器盖上的原料进气孔具有不同的输入角度；优选的，原料喷入方向与所述原料容器盖上下平行表面的垂直法线之间的夹角在O~45度范围内。进一步地，还包括多个第一、第二、第三调整块，在所述第一、第二、第三调整块上开设有不同喷入角度的所述原料进气孔，在所述原料容器盖上可选择的设置不同的第一、第二和/或第三调整块；优选的，所述第一、第二、第三调整块通过螺纹连接到所述原料容器盖上。根据本专利技术的第二方面，提供一种化学气相沉积设备，包括外壳和位于所述外壳内部的反应系统，所述反应系统包括原料容器、原料容器盖和反应室，所述原料容器位于所述反应系统的最下端，所述原料容器盖盖合在所述原料容器上，所述反应室位于所述原料容器盖上方，在所述原料容器盖上设置原料进气孔，所述原料容器盖是一个独立的进气结构件。本专利技术中所述主反应室所有进气结构全部做在了原料容器盖(亦为主反应室底板)上，结构简单易加工；主反应室的原料进气口结构为多喷孔结构，硫化氢(或硒化氢)和锌蒸气的进气口相互独立，这样的进气结构能够在超大尺寸反应室内获得合理的气体流型。所述主反应室为四块板围城的矩形结构，本身尺寸极度放大，可以实现单面不小于1.5平米的材料反应生长表面，提供了生长超大尺寸体材料的硬件基础。本专利技术中原料容器内部无任何其他组件，纯粹用来装填原料，结构非常简单，操作方便，且不存在现有技术中所遇到低温保护进气组件和高温蒸发原料发生在同一空间体积内的参数冲突问题。原料容器由整体石墨料一次掏空成型，不属于组装件，由此避免了组装结构的坩埚内高温锌溶液发生泄露的风险。本专利技术的副反应室同真空管路系统相连接的真空系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张福昌，
申请(专利权)人：张福昌，
类型：发明
国别省市：