CN103428908A - 一种硅壳钨芯加热丝及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了加热材料制备技术领域的一种硅壳钨芯加热丝及其制备方法。所述加热丝为在钨丝外表面包裹有高纯硅。本发明的制备方法为将钨丝绕制成所需要的形状放入化学气相沉积反应炉中，通过化学气相沉积反应在钨丝表面沉积高纯硅。本发明的加热丝可广泛应用于各类需要加热的真空设备之中，能够长期、稳定、有效地为系统提供热源。
Description
技术领域
本发明属于加热材料制备技术领域，具体涉及一种硅壳钨芯加热丝及制备方法。
背景技术
温度是众多物理化学反应中的一个极为重要的控制因素，温度的高低直接决定着许多反应能否顺利实现，利用热丝加热以达到一定温度要求的方法已经普遍运用于生产实践之中。钨丝作为一种常见的加热丝，价格相对低廉，具有熔点高、稳定性好等特点，已经广泛运用于半导体制造、精密材料制备、电子器件生产等领域。然而，传统的钨丝在高真空和高温环境下，易于升华而断裂，严重影响了其使用寿命。此外，高温升华出的钨还会干扰反应生长条件，对材料制备产生不利影响。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种制备硅壳钨芯加热丝的方法，该方法可以实现高纯硅包裹住钨丝，从而阻止钨丝在高真空和高温环境中的升华，提高钨丝的稳定性，延长其使用寿命。
一种硅壳钨芯加热丝，钨丝外表面包裹有高纯硅。
根据权利要求1所述的硅壳钨芯加热丝，包裹的高纯硅的厚度为10-200μm。
上述硅壳钨芯加热丝的制备方法，其特征在于，如下步骤：
步骤1：将钨丝绕制成所需要的形状；
步骤2：将上述钨丝放入化学气相沉积反应炉中，抽真空，真空度不低于10-1Pa；
步骤3：向化学气相沉积反应炉内通入氢气，其流量为10-50L·min-1；
步骤4：加热化学气相沉积反应炉内的钨丝，加热温度900-1200℃；
步骤5：向化学气相沉积反应炉内通入三氯氢硅，其流量为10-100sccm，则三氯氢硅与氢气反应后还原出的硅，沉积在加热的钨丝表面形成壳层，反应时间1-30min；
步骤6：停止三氯氢硅注入，降低钨丝的温度至室温，停止氢气注入。
所述氢气和三氯氢硅的纯度大于5N。
所述钨丝为热源加热丝，其直径根据加热功率确定。
本发明利用化学气相沉积的方法，在钨丝表面沉积包裹高纯硅壳，形成钨丝的保护隔离层，不仅可以有效防止钨丝在高真空和高温环境下的升华，而且延长了加热丝使用寿命。
附图说明
图1为本发明硅壳钨芯加热丝的结构示意图；其中（A）为绕制的热丝形状，（B）为反应前的热丝（钨丝），（C）为反应后的热丝。
具体实施的方式
为了进一步说明本发明的技术和特征，以下结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，经过生长及处理，最终得到如图1（C）中所示的具有“硅壳—钨芯”结构的加热丝。
实施例1
本发明硅壳钨芯加热丝及制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将钨丝（直径0.7mm）绕制成所需要的形状放入化学气相沉积反应炉中；
步骤2：将化学气相沉积反应炉抽真空至3×10-2Pa；
步骤3：向化学气相沉积反应炉内通入氢气，流量15L·min-1;
步骤4：加热化学气相沉积反应炉内的钨丝至1000℃并保持；
步骤5：向化学气相沉积反应炉内通入三氯氢硅，流量30sccm，三氯氢硅与氢气反应（反应时间10min），还原生成的硅沉积在加热的钨丝表面形成壳层；
步骤6：停止三氯氢硅注入，缓慢降低钨丝的温度至室温，停止氢气注入。
上述氢气和三氯氢硅的纯度应大于5N（5个9以上）。
此实例制备的加热丝，具有“硅壳—钨芯”结构，即钨丝外包裹一层硅，其厚度为32μm，不仅可以使得钨丝在高真空、高温条件下不易升华而断裂，而且在空气中也不易被氧化，改善了加热丝的性能，有效的延长了使用寿命。
Claims (4)
1.一种硅壳钨芯加热丝，其特征在于，钨丝外表面包裹有高纯硅。
2.根据权利要求1所述的硅壳钨芯加热丝，其特征在于，包裹的高纯硅的厚度为10-200μm。
3.权利要求1所述硅壳钨芯加热丝的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1：将钨丝绕制成所需要的形状；
步骤2：将上述钨丝放入化学气相沉积反应炉中，抽真空，真空度不低于10-1Pa；
步骤3：向化学气相沉积反应炉内通入氢气，其流量为10-50L·min-1；
步骤4：加热化学气相沉积反应炉内的钨丝，加热温度900-1200℃；
步骤5：向化学气相沉积反应炉内通入三氯氢硅，其流量为10-100sccm，则三氯氢硅与氢气反应后还原出的硅，沉积在加热的钨丝表面形成壳层，反应时间1-30min；
步骤6：停止三氯氢硅注入，降低钨丝的温度至室温，停止氢气注入。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氢气和三氯氢硅的纯度大于5N。
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