一种冷壁化学气相沉积装置制造方法及图纸

本新型属于化学气相沉积设备领域，公开了一种冷壁化学气相沉积装置，所述冷壁化学气相沉积装置包括：设置有化学沉积反应区的主腔体，所述化学沉积反应区处设置有用于提供化学沉积反应所需温度的第一加热装置；气体源装置，设置在所述主腔体外部，用于向所述化学沉积反应区提供前驱体为气体的第一待反应气体；设置在所述主腔体内的副腔体，所述副腔体用于加热固态源以向所述化学沉积反应区提供前驱体为固体的第二待反应气体。本新型能够提高冷壁化学气相沉积装置的集成性。

A cold wall CVD device

【技术实现步骤摘要】
一种冷壁化学气相沉积装置
本新型属于化学气相沉积领域，特别是一种冷壁化学气相沉积装置。
技术介绍
化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition，CVD)是通过化学反应的方式，利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术。化学气相沉积技术在生长二维新材料的过程中，已经成为越来越重要的方法。最典型的例子就是化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition，CVD)大面积生长石墨烯、氮化硼、过渡金属二硫族化物(Transitionmetaldisulfide，TMDs)。冷壁化学气相沉积系统，又称冷壁CVD，是针对石英管式炉CVD生长设备功耗大、控制性差、产量低等缺点开发出来的一款在CVD加热炉外围设置冷却设备的新型的CVD生长设备。该设备具有以下特点：背景气压低，杂质气体干扰少；参数控制性好，实验重现性高；可扩展性强，可以定制原位金属电极；能耗低，产量高，适用于工业化生长等。现有冷壁CVD为保证以上特点，均把源供给装置均设置在冷壁CVD加热炉(即化学气相沉积反映的主腔体)的外部。现有的冷壁CVD的源供给装置设置在冷壁CVD加热炉(即化学气相沉积反映的主腔体)的外部，存在着设备的空间分布零散、占用空间、不便于小型化、不便于管理的缺陷和不足。
技术实现思路
本新型的目的是提供一种冷壁化学气相沉积装置，以解决现有技术中的不足，它能够提高冷壁化学气相沉积装置的集成性。本新型采用的技术方案如下：一种冷壁化学气相沉积装置，其中，所述冷壁化学气相沉积装置包括：设置有化学沉积反应区的主腔体，所述化学沉积反应区处设置有用于提供化学沉积反应所需温度的第一加热装置；气体源装置，设置在所述主腔体外部，用于向所述化学沉积反应区提供前驱体为气体的第一待反应气体；设置在所述主腔体内的副腔体，所述副腔体用于加热固态源以向所述化学沉积反应区提供前驱体为固体的第二待反应气体。如上所述冷壁化学气相沉积装置，其中，优选的是，所述第一加热装置包括设置在竖直方向上的彼此相对的可升降的上加热器和可升降的下加热器；所述下加热器朝向所述上加热器的一侧设置有用于承载衬底材料的托盘；所述托盘上方形成所述化学沉积反应区。如上所述冷壁化学气相沉积装置，其中，优选的是，所述可升降的上加热器包括第一电机轴和第一加热器；所述第一电机轴安装在所述主腔体的上盖上，并可相对所述主腔体的上盖升降；所述第一加热器固定设置在所述第一电机轴远离所述主腔体的上盖的一端。如上所述冷壁化学气相沉积装置，其中，优选的是，所述可升降的下加热器包括第二电机轴和第二加热器；所述第二电机轴安装在所述主腔体的底盖上，并可相对所述主腔体的底盖升降；所述第二加热器固定设置在所述第二电机轴远离所述主腔体的底盖的一端。如上所述冷壁化学气相沉积装置，其中，优选的是，所述副腔体上设置有进气口和出气口；所述进气口处密封连接有带第一截止阀的第一管道，所述出气口处密封连接有带第二截止阀的第二管道，所述第二管道的另一端延伸至所述化学沉积反应区。如上所述冷壁化学气相沉积装置，其中，优选的是，所述副腔体包括一个、或至少两个相连通的子腔体。如上所述冷壁化学气相沉积装置，其中，优选的是，所述子腔体包括：密封腔体；第二加热装置，设置在所述密封腔体内，用于盛放并加热固态源使其挥发。如上所述冷壁化学气相沉积装置，其中，优选的是，所述第二加热装置包括由内到外依次嵌套设置的内衬层、加热元件和外固定层；所述内衬层形成具有顶部开口的第一容器，所述第一容器用于盛放固态源；加热元件，设置在所述第一容器的外部周侧，用于加热固态源使其挥发。如上所述冷壁化学气相沉积装置，其中，优选的是，所述冷壁化学气相沉积装置还包括：悬浮催化剂装置；所述悬浮催化剂装置设置在所述化学沉积反应区上方，用于向所述化学沉积反应区提供催化剂。如上所述冷壁化学气相沉积装置，其中，优选的是，所述悬浮催化剂装置包括：载板，其上设有一个或多个用于安放催化剂的穿孔；第三电机轴，一端固定连接所述载板，另一端转动连接所述主腔体的上盖。如上所述冷壁化学气相沉积装置，其中，优选的是，所述冷壁化学气相沉积装置还包括：抽气装置；所述抽气装置通过带第三截止阀的第三管道连接所述主腔体，用于在所述第三截止阀打开时对所述主腔体进行抽气使所述主腔体内气压达到所述第一待反应气体发生化学沉积反应所需要的第一气压。如上所述冷壁化学气相沉积装置，其中，优选的是，所述冷壁化学气相沉积装置还包括：充气装置；所述充气装置通过带第四截止阀的第四管道连接所述主腔体，用于在所述第四截止阀打开时对所述主腔体进行充气使所述主腔体内气压达到所述第二待反应气体发生化学沉积反应所需要的第二气压、和/或向所述主腔体内提供反应保护气。如上所述冷壁化学气相沉积装置，其中，优选的是，所述装置还包括：气压维持装置；所述气压维持装置通过带第五截止阀的第五管道连接所述主腔体，用于在所述第五截止阀打开时维持所述主腔体内的气压等于大气压。与现有技术相比，本新型提供的冷壁化学气相沉积装置，不仅包括设置有化学沉积反应区的主腔体、设置在所述主腔体外部的气体源装置，还包括设置在所述主腔体内的副腔体，所述副腔体用于加热固态源以向所述化学沉积反应区提供前驱体为固体的第二待反应气体，该过程中，因为所述副腔体用于加热固态源以向所述化学沉积反应区提供前驱体为固体的第二待反应气体，所以副腔体起到了固态源装置的作用。本申请将一种源供给装置设置在主腔体，一定程度上避免了现有的冷壁CVD存在的设备的空间分布零散、占用空间、不便于小型化、不便于管理的缺陷和不足。同时，在该过程中，本申请选择性的仅将固态源装置放置在主腔体，内部，而不是和/或将气体源装置放置在主腔体内部，是充分考虑了固态源装置在加热固态源以向所述化学沉积反应区提供前驱体为固体的第二待反应气体的过程的加热所需的热量能耗、第二待反应气体传输过程中所需的热量能耗、及副腔体进行气体冲洗过程的能耗问题。具体而言，当固态源装置设置在主腔体内部，可以一定程度上利用主腔体内的热量助力副腔体发生的固态源加热过程、以及第二待反应气体需要的高温传输的过程，实现了热量的有效使用；再者，将固态源装置设置在主腔体内部，减短了第二待反应气体的传输路径，降低了第二待反应气体在传输路径上的传输损失。还有，主腔体在工作时，仅需要副腔体内部维持常压即可，此时只需把副腔体作为一个密闭体系放置在主腔体内即可，并不会对主腔体带来不利影响，且可以实现固态源装置的方便保温。另外，在进行气体冲洗腔体的时候，仅需要副腔体和主腔体连通，然后冲洗主腔体的气体即可实现副腔体的冲洗，减少了气耗和能耗。所以，本新型在所述主腔体内设置等效固态源装置的副腔体具有一举多得的效果。在工作过程中，可通过控制所述气体源装置的通断和所述固体源装置的通断使得所述第一待反应气体通过化学沉积法得到第一材料与所述第二待反应气体通过化学沉积法得到第二材料呈垂直异质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷壁化学气相沉积装置，其特征在于，所述冷壁化学气相沉积装置包括：/n设置有化学沉积反应区的主腔体(1)，所述化学沉积反应区处设置有用于提供化学沉积反应所需温度的第一加热装置(2)；/n气体源装置，设置在所述主腔体(1)外部，用于向所述化学沉积反应区提供前驱体为气体的第一待反应气体；/n设置在所述主腔体(1)内的副腔体(3)，所述副腔体(3)用于加热固态源以向所述化学沉积反应区提供前驱体为固体的第二待反应气体。/n

【技术特征摘要】
1.一种冷壁化学气相沉积装置，其特征在于，所述冷壁化学气相沉积装置包括：
设置有化学沉积反应区的主腔体(1)，所述化学沉积反应区处设置有用于提供化学沉积反应所需温度的第一加热装置(2)；
气体源装置，设置在所述主腔体(1)外部，用于向所述化学沉积反应区提供前驱体为气体的第一待反应气体；
设置在所述主腔体(1)内的副腔体(3)，所述副腔体(3)用于加热固态源以向所述化学沉积反应区提供前驱体为固体的第二待反应气体。


2.根据权利要求1所述冷壁化学气相沉积装置，其特征在于，所述第一加热装置(2)包括设置在竖直方向上的彼此相对的可升降的上加热器(21)和可升降的下加热器(22)；
所述下加热器(22)朝向所述上加热器(21)的一侧设置有用于承载衬底材料的托盘(23)；
所述托盘(23)上方形成所述化学沉积反应区。


3.根据权利要求2所述冷壁化学气相沉积装置，其特征在于，所述可升降的上加热器(21)包括第一电机轴(211)和第一加热器(212)；
所述第一电机轴(211)安装在所述主腔体(1)的上盖上，并可相对所述主腔体(1)的上盖升降；
所述第一加热器(212)固定设置在所述第一电机轴(211)远离所述主腔体(1)的上盖的一端。


4.根据权利要求2所述冷壁化学气相沉积装置，其特征在于，所述可升降的下加热器(22)包括第二电机轴(221)和第二加热器(222)；
所述第二电机轴(221)安装在所述主腔体(1)的底盖上，并可相对所述主腔体(1)的底盖升降；
所述第二加热器(222)固定设置在所述第二电机轴(221)远离所述主腔体(1)的底盖的一端。


5.根据权利要求1所述冷壁化学气相沉积装置，其特征在于，所述副腔体(3)上设置有进气口和出气口；
所述进气口处密封连接有带第一截止阀(31)的第一管道，所述出气口处密封连接有带第二截止阀(32)的第二管道，所述第二管道的另一端延伸至所述化学沉积反应区。


6.根据权利要求5所述冷壁化学气相沉积装置，其特征在于，所述副腔体(3)包括一个、或至少两个相连通的子腔体(33)。


7.根据权利要求6所述冷壁化学气相沉积装置，其特征在于，所述子...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔伟成，赵勇杰，
申请(专利权)人：合肥本源量子计算科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34