一种气相沉积装置的使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种气相沉积装置，包括反应腔体(1)，还包括反应物注入组件、真空减压组件和温度控制组件，所述的反应物注入组件和真空减压组件均与反应腔体(1)连通；将基底物(2)放入反应腔体(1)中，用真空减压组件将反应腔体(1)抽真空后，关闭真空减压组件，通过反应物注入组件将反应物注入反应腔体(1)中，通过温度控制组件控制反应腔体(1)内的温度，使得反应物气化并沉积在基底物(2)表面。与现有技术相比，本发明专利技术具有操作方便、气相沉积过程可控、结构简单、成本低廉并且适合大规模商业化应用等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料制备和化学合成领域，具体涉及一种简易低成本的气相沉积装置。
技术介绍
随着科学技术的飞速发展，材料性能及其制备工艺成为制约制造业进一步发展的关键因素。复合材料具有单一材料所不可比拟的优点而成为材料科学新的研究热点。复合材料的制备方法多种多样，按照物质反应形态可分为气相法、液相法和固相法。相比于液相法和固相法，气相法由于反应条件温和、反应过程可控、反应产物均匀等优点而被广泛采用。气相沉积法是一种气相的复合材料制备方法，其主要反应过程为在一定条件下将一种反应物质气化，然后改变反应条件使气化的反应物沉积在另一反应物的表面，从而制备得到复合材料。气相沉积法主要用来制备包覆结构或核壳结构的复合材料，主要特点为反应过程可控，包覆层厚度均匀可调，并且可以制备得到纳米尺度的包覆结构。气相沉积法最常用的技术为化学气相沉积技术(chemicalvapordeposition，CVD)和原子层沉积技术(atomiclayerdeposition，ALD)。CVD技术的反应通常在较高温度下进行(大于300℃)并且常常需要等离子或者激光辅助进行，化学气相沉积反应中反应物本身为一种或多种气体，不存在反应物的气化，但大大限制了反应物的选择范围。而ALD技术需要气相前驱体脉冲交替地通入反应器并在沉积基体上化学吸附并反应，反应物选择种类少并且反应条件苛刻。专利技术一种简易低成本的气相沉积反应装置，在较为简单的条件下实现气相沉积反应的可控进行，亦成为了一种新的技术需求。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作方便、气相沉积过程可控、结构简单、成本低廉并且适合大规模商业化应用的气相沉积装置。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种气相沉积装置，包括反应腔体，还包括反应物注入组件、真空减压组件和温度控制组件，所述的反应物注入组件和真空减压组件均与反应腔体连通；将基底物放入反应腔体中，用真空减压组件将反应腔体抽真空后，关闭真空减压组件，通过反应物注入组件将反应物注入反应腔体中，通过温度控制组件控制反应腔体内的温度，使得反应物气化并沉积在基底物表面。所述的反应物注入组件包括反应物容纳腔、气化容器、注液管和设置在注液管上的注液阀，反应物容纳腔和注液阀设置在反应腔体的外部，气化容器位于反应腔体内部，注液管一端连接反应物容纳腔，另一端伸入反应腔体内部并与气化容器对应设置。所述的真空减压组件包括真空泵、真空表、真空管和设置在真空管上的真空阀，所述的真空管一端与真空泵连接，另一端与反应腔体连接，所述的真空表与反应腔体相连通。所述的真空减压组件包括真空泵、真空表、真空管和设置在真空管上的真空阀，所述的真空管一端与真空泵连接，另一端与注液管连接，连接处位于注液阀与反应腔体之间，所述的真空表与反应腔体相连通。真空管与注液管连接，可以减少在反应腔体上的开孔，有利于密封性能的提高，同时使得该装置的结构更加简洁。所述的温度控制组件包括温度探针和用于对反应腔体加热的恒温加热机构，温度探针设置在反应腔体内，并与恒温加热机构相连。所述的反应物为液态物质。反应物的成分为有机物或无机物中的一种或多种。所述的基底物为固态物质，形貌为粉末、块体、薄膜或薄片中的一种或多种；所述的基底物的成分为金属材料、无机非金属材料或聚合物材料中的一种或多种。所述的反应腔体的材质选自玻璃、石英、金属或塑料中的一种。本专利技术根据高温低压下液相物质(反应物)较强的挥发能力的特性，通过改变反应压强及温度使反应物气化并沉积在基底物表面来实现真空气相沉积法的可控进行。液体的沸点随着压强的减小而降低，即压强越小液体越容易气化。真空条件下液体的挥发性将大大增强。此外，液体的挥发性也受温度的影响，随着温度升高液体的挥发性增强。利用液体本身的挥发性与压强和温度的关系，通过改变液体所处的环境而控制液体的挥发性实现液相反应物的气化，从而作为气相沉积反应的前驱体。因此将反应物的气化问题转变为反应压强和温度的控制与调节，从而大大降低反应操作难度及所需成本。该技术方案操作简单、反应条件温和、无需大型复杂的设备、节能环保并且有利于大规模商业化应用。该装置工作的基本原理为：装置正常工作时，将基底物置于反应腔体中合适位置；关闭注液阀并打开真空阀，开启真空泵使反应腔体中达到较高的真空度；然后关闭真空阀，开启注液阀，在真空环境下将反应物注入气化容器中；由于反应腔体中较高的真空度，气化容器中的反应物加速气化并充满整个反应腔体；最后经过一定的时间，反应物沉积在基底物表面；通过恒温加热机构和真空表可以改变气相沉积反应的温度和真空度的条件，实现气相沉积反应的可控进行。与现有技术相比，本专利技术通过改变反应的真空度(压强)和温度可以实现气相沉积反应的可控进行。本专利技术步骤简单、容易实现，装置小巧便携，可作为气相沉积反应的反应装置使用，并且结构简单，成本低廉，适合大规模商业化应用。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图中，1为反应腔体，2为基底物，3为反应物容纳腔，4为注液阀，5为真空阀，6为真空管，7为橡胶管，8为真空泵，9为注液管，10为气化容器，11为温度探针，12为恒温加热机构，13为真空表。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。实施例1一种气相沉积装置，如图1所示，包括反应腔体1、反应物注入组件、真空减压组件和温度控制组件，反应物注入组件和真空减压组件均与反应腔体1连通。反应腔体的材质为金属其中，反应物注入组件包括反应物容纳腔3、气化容器10、注液管9和设置在注液管9上的注液阀4，反应物容纳腔3和注液阀)设置在反应腔体1的外部，气化容器10位于反应腔体1内部，注液管9一端连接反应物容纳腔3，另一端伸入反应腔体1内部并与气化容器10对应设置。真空减压组件包括真空泵8、真空表13、真空管6和设置在真空管6上的真空阀5，所述的真空管6一端通过橡胶管7与真空泵8连接，另一端与注液管9连接，连接处位于注液阀4与反应腔体1之间，真空表13与反应腔体1相连通。温度控制组件包括温度探针11和用于对反应腔体1加热的恒温加热机构12，温度探针11设置在反应腔体1内，与恒温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气相沉积装置，包括反应腔体(1)，其特征在于，还包括反应物注入组件、真空减压组件和温度控制组件，所述的反应物注入组件和真空减压组件均与反应腔体(1)连通；将基底物(2)放入反应腔体(1)中，用真空减压组件将反应腔体(1)抽真空后，关闭真空减压组件，通过反应物注入组件将反应物注入反应腔体(1)中，通过温度控制组件控制反应腔体(1)内的温度，使得反应物气化并沉积在基底物(2)表面。

【技术特征摘要】
1.一种气相沉积装置，包括反应腔体(1)，其特征在于，还包括反应物注入
组件、真空减压组件和温度控制组件，所述的反应物注入组件和真空减压组件均与
反应腔体(1)连通；
将基底物(2)放入反应腔体(1)中，用真空减压组件将反应腔体(1)抽真
空后，关闭真空减压组件，通过反应物注入组件将反应物注入反应腔体(1)中，
通过温度控制组件控制反应腔体(1)内的温度，使得反应物气化并沉积在基底物
(2)表面。
2.根据权利要求1所述的一种气相沉积装置，其特征在于，所述的反应物注
入组件包括反应物容纳腔(3)、气化容器(10)、注液管(9)和设置在注液管(9)
上的注液阀(4)，反应物容纳腔(3)和注液阀(4)设置在反应腔体(1)的外部，
气化容器(10)位于反应腔体(1)内部，注液管(9)一端连接反应物容纳腔(3)，
另一端伸入反应腔体(1)内部并与气化容器(10)对应设置。
3.根据权利要求1所述的一种气相沉积装置，其特征在于，所述的真空减压
组件包括真空泵(8)、真空表(13)、真空管(6)和设置在真空管(6)上的真空
阀(5)，所述的真空管(6)一端与真空泵(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：高国华，毕文超，武英杰，张月柔，吴广明，沈军，周斌，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31