【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二维半导体材料制备，具体是一种射频等离子体增强化学气相沉积装置及方法。
技术介绍
1、信息社会的飞速发展对信息存储、加工、传输能力提出了与日俱增的迫切需求，随着“摩尔定律”逐渐逼近极限，半导体工业急需寻求新的解决方案。二维材料因为原子级厚度的尺寸特点，表面无悬挂键的结构优势加上极大比表面积导致的对电、光等调控手段的敏感性被认为是后摩尔定律时代半导体工业新的突破口。
2、化学气相沉积法(cvd)制备二维材料如石墨烯、过渡金属硫化物等。通过cvd技术制备的二维材料具有较高的晶体质量和良好的结构完整性，适用于高性能器件的制备，且制备过程中操作简单，容易实现大规模的工业化生产，降低生产成本，提高经济效益。
3、然而采用传统化学气相沉积法(cvd)制备二维材料时，有些元素在热蒸发状态下活性较低，含该元素的二维材料在化学气相沉积法制备时反应较难进行或效率较低。等离子体增强化学气相沉积制备二维材料具有如下优势：(1)将反应物中的气体、固体分子激活成活性离子，降低反应所需的温度，能够生长常规方法无法制备的二维材料及结构；(2)加速反应物在表面的扩散作用(表面迁移率)，提高生长速度；(3)对于基体及膜层表面具有溅射清洗作用，溅射掉那些结合不牢的粒子，形成空位悬挂键；(4)由于反应物中的原子、分子、离子和电子之间的碰撞、散射作用，使形成的薄膜厚度均匀，组织致密、内应力小、不易产生裂纹。所以，基于等离子体增强化学气相沉积法制备二维材料具有独特的优势。
4、现有等离子体化学气相沉积设备多采用纵向等离子体
5、因此，亟需提供一种等离子体增强化学气相沉积装置及方法来解决以上问题。
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的在于提供一种射频等离子体增强化学气相沉积装置及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种射频等离子体增强化学气相沉积装置，包括cvd炉，所述cvd炉上贯穿设有石英管，所述石英管内部含有前驱体，所述石英管内部放置有生长衬底，还包括：
4、供气系统，与石英管一端内部连通，所述供气系统包括：储气瓶，所述储气瓶设有若干组，通过管道一与石英管一端内部连通；数字流量计，与储气瓶连接，用于对气体流出流量进行控制；
5、等离子激发系统，设于供气系统与cvd炉之间，且与石英管连接，所述等离子激发系统包括：射频线圈，由铜管密绕在石英管外壁上，铜管上设有屏蔽盒；射频匹配器，与射频线圈电性连接；射频电源，与射频匹配器电性连接；
6、排气系统，与石英管另一端内部连通，所述排气系统包括：三级过滤设备，通过管道二与石英管另一端内部连通；控制阀门，设于管道二上；
7、抽气系统，输入端与管道二内部连通，用于对石英管内部进行抽真空；
8、废气收集系统，与抽气系统输出端通过管道三连通，且与排气系统通过管道四连通。
9、一种射频等离子体增强化学气相沉积方法，基于上述的一种射频等离子体增强化学气相沉积装置，具体包括以下步骤：
10、s1、前驱体装样：取下进气端与石英管连接的法兰，将某一固体前驱体加入到石英管中，也可按照需要可加多种，加入时前驱体放置在射频线圈包围的范围内，要保证最大等离子体溅射接触面积，如若为固体粉末尽量使粉末均匀覆盖在石英管内壁周围，加入完毕后安装进气端和石英管连接法兰；
11、s2、生长衬底放置：打开排气端石英管和抽气系统的连接法兰，将另一前驱体和清洗处理后的衬底放置在石英管恒温区，然后安装连接法兰；若前驱体均为气体只需将清洗干净的生长衬底放置与石英管恒温区；
12、s3、真空度检查：缓慢打开抽气系统抽气，并观察真空度，确保真空度下降到0.5pa以下，保持抽气10分钟后关闭抽气系统；
13、s4、管路清洗：打开氩气瓶阀门，开启数字流量计供气，观察指针式真空表指针到常压位置时关闭数字流量计供气，然后打开抽气系统抽气至0.5pa以下，重复该步骤2～3次；
14、s5、材料制备：保持真空泵抽气至0.5pa以下，设置cvd炉生长温度参数并启动，打开氩气瓶阀门并开启数字流量计少量供气，待生长温度达到所需温度后开启射频电源和射频匹配器产生等离子体，调节供气流量和抽气系统调节石英管内真空度在500pa以上，生长时间结束后关闭等离子体射频匹配器和射频电源；
15、s6、废气处理：待cvd炉温度降至常温后，关闭抽气系统，通过供气系统注入氩气，观察指针式真空表指针到常压位置时关闭数字流量计供气，然后打开抽气系统抽气至0.5pa以下，重复该步骤2～3次；
16、s7、材料成品取出：最后一次废气处理后，打开排气端石英管和抽气系统的连接法兰，取出生长前恒温区放置的所有物品，然后安装法兰。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
18、1、本专利技术可减少反应物前驱体的消耗量，极大增加反应物前驱体的反应活性，通过调节压强可防止二维材料制备过程等离子体对表面的刻蚀作用，三级过滤设备可有效减少污染物排放，保证实验人员身体健康；
19、2、本专利技术二维材料制备效率高，可利于规模化工业生产。
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1.一种射频等离子体增强化学气相沉积装置，包括CVD炉，所述CVD炉上贯穿设有石英管，所述石英管内部含有前驱体，所述石英管内部放置有生长衬底，其特征在于，还包括：
2.根据权利要求1所述的一种射频等离子体增强化学气相沉积装置，其特征在于，所述石英管长度大于等于1000mm。
3.根据权利要求1所述的一种射频等离子体增强化学气相沉积装置，其特征在于，所述三级过滤设备内包括三级过滤排气，第一级为活性炭过滤，第二级为硅油过滤，第三级碱性溶液过滤，每一级均采用防倒吸设计，洗气或放气过程可实现对石英管中残留有害气体反应物的捕获吸收。
4.根据权利要求1所述的一种射频等离子体增强化学气相沉积装置，其特征在于，所述射频电源可控制射频线圈的等离子体射频功率，功率在0～500W范围内。
5.根据权利要求1所述的一种射频等离子体增强化学气相沉积装置，其特征在于，所述供气系统可控制所需气体的单独供给或混合供给。
6.根据权利要求1所述的一种射频等离子体增强化学气相沉积装置，其特征在于，所述供气系统和抽气系统可控制石英管内的真空度。
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