一种具有均匀气氛场的气相沉积装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术的一种具有均匀气氛场的气相沉积装置，包括反应管、包裹反应管并对反应管内形成的反应腔室进行控温的炉膛以及用于密封反应管两端的密封装置A和密封装置B，所述密封装置A上带有向反应管供气的进气管，所述密封装置B上带有输出反应管中气体的排气管；所述反应腔室内布置有与反应管的轴向垂直的石英片，所述石英片上均匀开设有多个气流均化通孔以及至少一个原料放置凹槽；所述排气管的内侧端通过支撑件支撑连接有与石英片间隔平行布置的样品台，所述样品台上装配有沉积基底。本申请的气相沉积装置，提高了前驱体分布的均匀性，确保了垂直于前驱体流动方向的同一平面的温度场和气流场的稳定性，从而提高了气相沉积产品的质量和性能。积产品的质量和性能。积产品的质量和性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有均匀气氛场的气相沉积装置


[0001]本技术属于二维材料气相沉积
，具体涉及一种具有均匀气氛场的气相沉积装置。

技术介绍

[0002]二维材料因其物理和化学性质而受到极大关注，使其在电子和光电子领域具有广阔的应用前景。由于固体前驱体的浓度的难以控制和空间不均匀的生长动力学，如何大面积生长具有良好的均匀性和再现性的二维材料是具有挑战性的。
[0003]基于上述挑战，现有技术进行了相关研究，如探讨了不同气流流向对基底生长材料的分布、材料形貌和材料尺寸的影响；又如探寻了垂直化学气相沉积(VCVD)方法，设计以气体前驱体生长单层TMDCs，成功地在衬底上生长厘米大小的高均匀性和高质量的单层TMDCs，包括MoS2和WS2。
[0004]然而现有的气相沉积装置，其布置形式通常如图1所示，前驱体气流的流动方向或反应管的轴向(左右方向)与沉积方向(竖向)垂直，前驱体气流先到达样品台的左侧，再依次流向样品台的右侧，导致前驱体到达基底各个区域时产生浓度梯度；再结合气氛的不均匀分布和扩散，使基底沉积样品随位置不同而发生梯度变化，从而严重影响薄膜的尺寸和质量。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术存在的问题，本技术目的在于提供一种具有均匀气氛场的气相沉积装置，旨在实现固体前驱体气化后，提高前驱体分布的均匀性，并确保垂直于前驱体流动方向的同一平面的温度场和气流场的稳定性，从而提高气相沉积产品的质量和性能。
[0006]本技术通过以下技术手段解决上述问题：
[0007]一种具有均匀气氛场的气相沉积装置，包括反应管、包裹反应管并对反应管内形成的反应腔室进行控温的炉膛以及用于密封反应管两端的密封装置A和密封装置B，所述密封装置A上带有向反应管供气的进气管，所述密封装置B上带有输出反应管中气体的排气管；所述反应腔室内布置有与反应管的轴向垂直的石英片，所述石英片上均匀开设有多个气流均化通孔以及至少一个原料放置凹槽；所述排气管的内侧端通过支撑件支撑连接有与石英片间隔平行布置的样品台，所述样品台上装配有沉积基底。
[0008]进一步，所述反应管垂直布置，所述石英片通过悬挂件悬挂在反应腔室内。
[0009]进一步，所述气流均化通孔的孔径为1～300mm。
[0010]进一步，所述原料放置凹槽的槽深为1～200mm。
[0011]进一步，所述原料放置凹槽的横截面呈圆孔状。
[0012]进一步，所述原料放置凹槽的孔径为0.5～300mm。
[0013]进一步，所述气流均化通孔所占孔隙率与原料放置凹槽所占孔隙率的比值为1：1～9。
[0014]本技术的有益效果：
[0015]本技术的气相沉积装置，一方面，创新性的在反应腔室内布置石英片，石英片与反应管的轴向垂直，石英片上开设有原料放置凹槽，实现了原料的独立挥发，同时，通过均匀开设多个气流均化通孔，气流均化通孔的轴向与反应管的轴向一致，有效提高了前驱体蒸汽分布的均匀性，确保了垂直于前驱体流动方向的同一平面的温度场和气流场的稳定性；另一方面，通过将样品台和沉积基底垂直于反应管的轴向布置，使前驱体的流动方向与沉积方向一致，前驱体气流相对同步的流经沉积基底的各个区域，降低了前驱体到达沉积基底各个区域的浓度梯度。
[0016]总之，本申请的气相沉积装置，沉积基底处于气流场和温度场稳定的平面上，保持晶圆级范围内的稳定，能够有效地解决生产晶圆级二维材料时样品形状不规则、结晶质量差、厚度不均匀等缺点，利于生长出大尺寸，均匀的高质量二维材料。同时，能够起到高效，节约人工成本的效果，也提高了实验效率，保证了生长薄膜材料的尺寸和质量，完全适用于管式炉控制生长二维材料薄膜。因此，此种具有均匀气氛场的垂直反应室装置生长二维材料薄膜必将会产生更大的市场空间，具有很强的实用性。
附图说明
[0017]下面结合附图和实施例对本技术作进一步描述。
[0018]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是现有气相沉积装置的示意图；
[0020]图2是本技术优选实施例的示意图。
具体实施方式
[0021]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0022]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0023]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0024]参见图2所示，本实施例公开了一种具有均匀气氛场的气相沉积装置，包括反应管1、包裹反应管并对反应管内形成的反应腔室进行控温的炉膛6以及用于密封反应管两端的密封装置A2和密封装置B3，所述密封装置A上带有向反应管供气的进气管4，所述密封装置B上带有输出反应管中气体的排气管5；所述反应腔室内布置有与反应管的轴向垂直的石英片7，所述石英片上均匀开设有多个气流均化通孔以及至少一个原料放置凹槽，石英片的外径与反应管的内径一致；所述排气管的内侧端通过支撑件9支撑连接有与石英片间隔平行布置的样品台8，所述样品台上装配有沉积基底。所述反应管垂直布置，所述石英片通过悬挂件悬挂在反应腔室内。所述气流均化通孔的孔径为1～300mm，气流均化通孔的轴向与反应管的轴向一致。所述原料放置凹槽的槽深为1～200mm，石英片的厚度大于凹槽的槽深。所述原料放置凹槽的横截面呈圆孔状。所述原料放置凹槽的孔径为0.5～300mm。所述气流均化通孔所占孔隙率与原料放置凹槽所占孔隙率的比值为1：1～9。
[0025]下面进一步对本申请的气相沉积装置进行补充说明：
[0026]所述反应腔室占反应管总长度的1/8～7/8，反应腔室分为中部的挥发区和底部的沉积区，其中，对挥发区控温的对应炉膛内设置有螺旋加热丝和温度探头，石英片布置在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有均匀气氛场的气相沉积装置，包括反应管、包裹反应管并对反应管内形成的反应腔室进行控温的炉膛以及用于密封反应管两端的密封装置A和密封装置B，所述密封装置A上带有向反应管供气的进气管，所述密封装置B上带有输出反应管中气体的排气管；其特征在于：所述反应腔室内布置有与反应管的轴向垂直的石英片，所述石英片上均匀开设有多个气流均化通孔以及至少一个原料放置凹槽；所述排气管的内侧端通过支撑件支撑连接有与石英片间隔平行布置的样品台，所述样品台上装配有沉积基底。2.根据权利要求1所述的具有均匀气氛场的气相沉积装置，其特征在于：所述反应管垂直布置，所述石英片通过悬挂件悬挂在反应腔室...

【专利技术属性】
技术研发人员：段曦东，李佳，梁静谊，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：新型
国别省市：