CN107604340A - 化学气相沉积炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种化学气相沉积炉，其包括自下而上组装的用于盛放原料的一坩埚、配合坩埚使用的一坩埚盖、一沉积室、一收料盒、一导气管；所述坩埚盖上开设了连通坩埚和沉积室的若干第一通孔，所述收料盒上开设有连通沉积室和收料盒的一第二通孔，所述化学气相沉积炉还包括给坩埚加热的一第一加热器，所述收料盒内置一集尘室和盖设在集尘室上方的一集尘室盖板，所述集尘室盖板上开设连通集尘室和收料盒的一第三通孔。本发明化学气相沉积炉，结构合理，多级收集硫化锌产品，所制得的硫化锌不产生雾斑、雾层、花纹等缺陷，且硫化锌产品的整体厚度偏差小，产品转化率高。

Description

化学气相沉积炉

技术领域

本发明涉及粉末或晶体的制备装置领域，尤其涉及一种化学气相沉积炉。

背景技术

硫化锌属于红外材料，其生产方法一般采用化学气相沉积法。硫化锌的生产装置一般包括以下几个部分：电气控制系统、供气系统、冷却循环水系统、化学气相沉积炉、收尘系统、真空系统以及尾气处理系统，其中，电气控制系统主要用于对生产过程中各个工艺参数以及设备进行控制，供气系统主要用于供应生产过程中所需要的工艺气体；冷却循环水系统主要用于给生产设备降温；化学气相沉积炉是整个生产装置的主体设备，用来沉积硫化锌产品，收尘系统主要用于对生产过程中产生的粉尘进行收集，保证气流通道的畅通，同时保护真空系统；真空系统主要用于保证整个生产过程中真空度，尾气处理系统用于处理未反应完的工艺气体，将其处理达标后再进行排放。

上述几个部分相辅相成、缺一不可。其中，作为主体设备的化学气相沉积炉的设计是否合理对最终产品的性能影响极大。采用化学气相沉积法生产硫化锌一般采用的原料为锌和硫化氢，锌与硫化氢反应生成的硫化锌大部分会沉积在沉积室内，但是仍然会有部分进入到沉积室外，如果化学气相沉积炉设计不合理，会影响系统的压力，影响生产的进行。

在硫化锌的生产过程中，工艺气体的进入是另一个比较关键的问题，硫化锌生产用到的工艺气体有硫化氢和保护气体（惰性气体或者氮气），其中保护气体需要进入到两个系统内，一部分进入到坩埚内，然后携带锌蒸汽进入到沉积室内，一部分需要与硫化氢混合进入到沉积室内，在硫化锌生产过程中如果气流分布不均匀，那么会严重的影响硫化锌沉积厚度的均匀性，降低了产品的利用率；因此选用合适的进气方式也是比较关键的。

因此，亟需提出一种化学气相沉积炉以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构更为合理的化学气相沉积炉。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案：一种化学气相沉积炉，其包括自下而上组装的用于盛放原料的一坩埚、配合坩埚使用的一坩埚盖、一沉积室、一收料盒、一导气管；所述坩埚盖上开设了连通坩埚和沉积室的若干第一通孔，所述收料盒上开设有连通沉积室和收料盒的一第二通孔，所述化学气相沉积炉还包括给坩埚加热的一第一加热器，所述收料盒内置一集尘室和盖设在集尘室上方的一集尘室盖板，所述集尘室盖板上开设连通集尘室和收料盒的一第三通孔。

作为本发明的进一步改进，所述化学气相沉积炉还包括包覆于沉积室和收料盒以及部分导气管外的一第二加热器。

作为本发明的进一步改进，所述化学气相沉积炉还包括包覆于第一加热器和第二加热器外的一保温层。

作为本发明的进一步改进，所述化学气相沉积炉还包括包覆于保温层外的一水冷夹套。

作为本发明的进一步改进，所述化学气相沉积炉还包括嵌设于坩埚盖内且自坩埚盖向坩埚通气的一第一进气管以及嵌设于坩埚盖内且自坩埚盖向沉积室通气的一第二进气管，所述第一进气管上开设有若干第一进气孔，所述第二进气管上开设有若干第二进气孔。

作为本发明的进一步改进，所述若干第一通孔之间等距离分布，所述第二进气孔之间等距离分布，所述若干第一通孔以及若干第二进气孔呈交错分布。

作为本发明的进一步改进，所述化学气相沉积炉还包括嵌设于坩埚盖内且自坩埚盖向坩埚通气的一第一进气管以及自水冷夹套外向沉积室通气的一第二进气管，所述第一进气管上开设有若干第一进气孔，所述第二进气管在沉积室内的部分上开设有若干第二进气孔。

作为本发明的进一步改进，所述第二通孔、第三通孔以及导气管的中轴线位于同一直线上。

本发明化学气相沉积炉，结构合理，多级收集硫化锌产品，所制得的硫化锌不产生雾斑、雾层、花纹等缺陷，且硫化锌产品的整体厚度偏差小，产品转化率高。

附图说明

图1为本发明化学气相沉积炉实施例1的剖面结构示意图。

图2为本发明化学气相沉积炉实施例2的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1。

请参阅图1，本发明化学气相沉积炉100，其包括自下而上组装的用于盛放原料的一坩埚110、配合坩埚110使用的一坩埚盖111、一沉积室120、一收料盒130、一导气管140；坩埚盖111上开设了连通坩埚110和沉积室120的若干第一通孔111a，收料盒130上开设有连通沉积室120和收料盒130的一第二通孔130a，化学气相沉积炉100还包括给坩埚110加热的一第一加热器160，收料盒130内置一集尘室150和盖设在集尘室150上方的一集尘室盖板151，集尘室盖板151上开设连通集尘室150和收料盒130的一第三通孔151a。

在本实施例中，本发明化学气相沉积炉100用于制备硫化锌晶体，化学气相沉积炉100还包括包覆于沉积室120、收料盒130、部分导气管140外的一第二加热器170，化学气相沉积炉100还包括包覆于第一加热器160和第二加热器外170的一保温层180，第二加热器170和保温层180分别起到加热和保温的作用。

化学气相沉积炉100还包括包覆于保温层180外的一水冷夹套190，水冷夹套190用于给化学气相沉积炉100降温。

化学气相沉积炉100还包括嵌设于坩埚盖111内且自坩埚盖111向坩埚110通气的一第一进气管（图上未示出）以及嵌设于坩埚盖111内且自坩埚盖111向沉积室120通气的一第二进气管（图上未示出），第一进气管上开设有若干第一进气孔112，第二进气管上开设有若干第二进气孔115。

在本实施例中，若干第一通孔111a之间等距离分布，第二进气孔115之间等距离分布，若干第一通孔111a以及若干第二进气孔115呈交错分布，交错分布的目的在于促进硫化氢和锌蒸气的充分混合，使得化学反应更为充分。

请参阅图1，第二通孔130a、第三通孔151a以及导气管140的中轴线位于同一直线A-A上，直线A-A也是化学气相沉积炉100的中轴线。

化学气相沉积炉100的主要部分的功能如下。

坩埚110：用来盛放原料锌，坩埚110的加热依靠第一加热器160，在生产过程中在坩埚110内装料固体原料锌，第一加热器160对坩埚进行加热，固体原料锌变成锌蒸汽通过第一通孔111a进入到沉积室120内进行反应。

坩埚盖111：坩埚盖111用来密封坩埚110、承担沉积室120和硫化锌产品的重量。

第一进气管：从炉体的侧面进气，采用圆管结构，在圆管的一侧均匀分布有第一进气孔112，第一进气孔112的数量和孔径与沉积室120尺寸进行匹配设计，该种结构避免了因气流分布不均，导致硫化锌产品厚度不均匀的问题。

沉积室120：采用四块石墨板成矩形或者方形安装形成。

收料盒130：用来收集未沉积的硫化锌粉尘，收料盒130内置一集尘室150和盖设在集尘室150上方的一集尘室盖板151，生产过程中未沉积下来的硫化锌粉尘被气流夹带着进入到收料盒130，部分硫化锌粉尘会沉降到收料盒130里面，当气流进入到导气管140后端即沉积系统之外时，因温度降低，会急剧生成大量的粉尘降落到集尘室150里面，从而实现对硫化锌粉尘的多级收集，不仅降低后端收尘系统的压力，还能提高产品收率。

该化学气相沉积炉100的具体运行过程如下：将固体原料锌装到坩埚110里面，安装好坩埚盖111，将第一进气管、第二进气管管道嵌设好，安装好沉积室120、收料盒130以及导气管140等部件，启动与化学气相沉积炉配套的电气控制系统，供气系统、冷却系统、收尘系统、真空系统以及尾气处理系统，设置好生产程序，开启系统生产。在生产过程中硫化氢和氩气通过第二进气管均匀的直接进入到沉积室120内，保护气体氩气通过第一进气管进入到坩埚110内，氩气携带锌蒸气通过第一通孔111a进入到沉积室120内，与硫化氢在沉积室120里面相互反应生成硫化锌，大部分硫化锌沉积到沉积室120内，部分未沉积的硫化锌和未反应的硫化氢随着气流进入到收料盒130内，收料盒130和集尘室150对部分硫化锌粉尘进行收集，其余未收集下来的硫化锌粉尘进入到后端收尘系统进一步收集，尾气通过真空系统进入到尾气处理系统进行处理，达标外排。

对所制得的硫化锌产品进行检测发现，所制得的硫化锌不产生雾斑、雾层、花纹等缺陷，且硫化锌产品的整体厚度偏差小，产品转化率可以达到76%以上。

实施例2。

请参阅图2，实施例2与实施例1的大部分结构相同，不同之处在于：第二进气管113自水冷夹套190外向沉积室120通气，第二进气管113呈竖直插入沉积室120内，第二进气孔115均匀等距离分布在第二进气管113的两侧，该种设计更加有利于通过第二进气管113进入沉积室120的硫化氢以及通过第一通孔111a进入沉积室120的锌蒸气充分混合，使得化学反应更为充分。

值得注意的是，本化学气相沉积炉100除了用于制备硫化锌晶体，还可以用于制备其他类似的晶体或粉体，如硒化锌等。

本发明化学气相沉积炉100，结构合理，多级收集硫化锌产品，所制得的硫化锌不产生雾斑、雾层、花纹等缺陷，且硫化锌产品的整体厚度偏差小，产品转化率高。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims (8)

1.一种化学气相沉积炉，其包括自下而上组装的用于盛放原料的一坩埚、配合坩埚使用的一坩埚盖、一沉积室、一收料盒、一导气管；其特征在于：所述坩埚盖上开设了连通坩埚和沉积室的若干第一通孔，所述收料盒上开设有连通沉积室和收料盒的一第二通孔，所述化学气相沉积炉还包括给坩埚加热的一第一加热器，所述收料盒内置一集尘室和盖设在集尘室上方的一集尘室盖板，所述集尘室盖板上开设连通集尘室和收料盒的一第三通孔。

2.根据权利要求1所述的化学气相沉积炉，其特征在于：所述化学气相沉积炉还包括包覆于沉积室和收料盒以及部分导气管外的一第二加热器。

3.根据权利要求2所述的化学气相沉积炉，其特征在于：所述化学气相沉积炉还包括包覆于第一加热器和第二加热器外的一保温层。

4.根据权利要求3所述的化学气相沉积炉，其特征在于：所述化学气相沉积炉还包括包覆于保温层外的一水冷夹套。

5.根据权利要求1 所述的化学气相沉积炉，其特征在于：所述化学气相沉积炉还包括嵌设于坩埚盖内且自坩埚盖向坩埚通气的一第一进气管以及嵌设于坩埚盖内且自坩埚盖向沉积室通气的一第二进气管，所述第一进气管上开设有若干第一进气孔，所述第二进气管上开设有若干第二进气孔。

6.根据权利要求5所述的化学气相沉积炉，其特征在于：所述若干第一通孔之间等距离分布，所述第二进气孔之间等距离分布，所述若干第一通孔以及若干第二进气孔呈交错分布。

7.根据权利要求4所述的化学气相沉积炉，其特征在于：所述化学气相沉积炉还包括嵌设于坩埚盖内且自坩埚盖向坩埚通气的一第一进气管以及自水冷夹套外向沉积室通气的一第二进气管，所述第一进气管上开设有若干第一进气孔，所述第二进气管在沉积室内的部分上开设有若干第二进气孔。

8.根据权利要求1 所述的化学气相沉积炉，其特征在于：所述第二通孔、第三通孔以及导气管的中轴线位于同一直线上。