CN203096166U - 一种制备纳米薄膜的化学气相沉积设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制备纳米薄膜的化学气相沉积设备，所述设备包括沉积室以及与所述沉积室相连的供气装置和抽真空装置，所述沉积室上设有多个进气口，各个进气口通过角阀与所述供气装置连通，其中，所述沉积室包括：下部腔体和可拆卸的上部腔体，所述上部腔体与下部腔体通过卡环加氟橡胶圈密封；支架，所述支架从所述沉积室的下部腔体延伸至上部腔体，并且在所述支架上设有基片加热装置。本实用新型具备体积小，构造简单、造价低廉的优点，可制备如石墨烯、过镀金属硫化物、硅烯、锗烯或氮化硼等二维纳米薄膜，有助于实现二维纳米薄膜的生产，促进二维纳米薄膜的应用。

Description

一种制备纳米薄膜的化学气相沉积设备

技术领域

本实用新型涉及制造纳米薄膜的技术领域，特别涉及一种制备纳米薄膜的化学气相沉积设备。

背景技术

石墨烯是一种二维晶体，是由碳原子按六边形晶格整齐排布而成的碳单质，碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料。厚度仅为0.37nm。它是由英国科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫于2004年发现的。石墨烯具有一些独特的特性，如石墨烯是已知材料中最薄的一种，它基本上是透明的，而且有极好的导电性，石墨烯是零带隙半导体，具备独特的载流子特性。石墨烯结构非常稳定、非常牢固坚硬、石墨烯各个碳原子间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形。这样，碳原子就不需要重新排列来适应外力，这也就保证了石墨烯结构的稳定，使得石墨烯比金刚石还坚硬，同时可以像拉橡胶一样进行拉伸。瑞典皇家科学院称，石墨烯将推动新型材料的研发，并引发电子产品的新革命，可广泛应用于透明光学器件、太空梯、纳电子器件、轻型显示屏，太阳能电池等领域。作为一种新“超级材料”，石墨烯可用于制造卫星、飞机、汽车，量子超级计算机的研发等。

除了石墨烯外，类石墨烯的新型二维纳米薄膜也具有其独特的光电子性能，具有广泛的应用前景。类石墨烯的新型二维纳米薄膜包括层状的过镀金属硫化物(transition metal dichalcogenides)、硅烯(silicene)、锗烯(germanene)、氮化硼(boron nitride)等。

化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，简称CVD)是利用气态物质在一固体表面进行化学反应，生成固态沉积物的过程，是近十几年发展起来的制备无机物新材料的新技术。它广泛的应用于提纯物质，制备新晶体，特别是用于制备导体、半导体或者介电的单晶、多晶或者玻璃态涂层或者薄膜。

然而，现有的化学气相沉积设备大多体积庞大、构造复杂、造价昂贵，因此，设计一种构造简单、造价低廉、能满足多方面应用的，新型的制备纳米薄膜的化学气相沉积设备十分必要。

实用新型内容

为此，本实用新型提出一种制备纳米薄膜的化学气相沉积设备，可充分地消除由于现有技术的限制和缺陷导致的一个或多个问题。

本实用新型另外的优点、目的和特性，一部分将在下面的说明书中得到阐明，而另一部分对于本领域的普通技术人员通过对下面的说明的考察将是明显的或从本实用新型的实施中学到。通过在文字的说明书和权利要求书及附图中特别地指出的结构可实现和获得本实用新型目的和优点。

本实用新型提供了一种制备纳米薄膜的化学气相沉积设备，其特征在于，所述设备包括沉积室以及与所述沉积室相连的供气装置和抽真空装置，所述沉积室上设有多个进气口，各个进气口通过角阀与所述供气装置连通，其中，

所述沉积室包括：

下部腔体和可拆卸的上部腔体，所述上部腔体与下部腔体通过卡环加氟橡胶圈密封；

支架，所述支架从所述沉积室的下部腔体延伸至上部腔体，并且在所述支架上设有基片加热装置。

优选的，所述供气装置的各进气管道通过对应的进气口伸入至所述沉积室的上部腔体内，且各进气管道的气体出口端与一输气装置相连，所述输气装置的下端气体出口对应于所述基片加热装置的上方，且具有外扩的喇叭状出口结构。

优选的，所述沉积室还包括与所述基片加热装置相连的加热控温装置接头、电离规接口和电阻规接口。

优选的，所述基片加热装置包括炉盘和电阻丝，所述炉盘采用叶蜡石或者陶瓷制作。

优选的，所述电离规接口和电阻规接口内部设有螺纹。

优选的，所述基片加热装置上设有托盘，在所述托盘的中心放置基片。

优选的，在环绕基片的放置位置还设有凹槽，在所述凹槽内放置用于制备纳米薄膜的金属。

优选的，所述凹槽的深度为2-15毫米，宽度5-10毫米。

优选的，所述沉积室的外径为150-300毫米，内径为140-280毫米。

本实用新型所提供的制备纳米薄膜的化学气相沉积设备具备体积小，构造简单、造价低廉的优点，可制备如石墨烯、过镀金属硫化物、硅烯、锗烯或氮化硼等二维纳米薄膜，有助于实现二维纳米薄膜的生产，促进二维纳米薄膜的应用。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的、制备纳米薄膜的化学气相沉积设备的组成示意图。

图2为根据本实用新型实施例的、沉积室的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本实用新型进行更全面的描述，其中说明本实用新型的示例性实施例。

如图1所示，本实用新型所提供的制备纳米薄膜的化学气相沉积设备包括沉积室1以及与所述沉积室1相连的供气装置2和抽真空装置3，其中，所述沉积室1上设有多个进气口，各个进气口通过角阀与所述供气装置2连通。下面将通过图2对沉积室1进行详细的描述。

如图2所示，沉积室1可为双层不锈钢的柱状圆桶结构，且双层不锈钢间通有循环冷却水。

所述沉积室1包括下部腔体26及可拆卸的上部腔体22，且上部腔体22与下部腔体26通过卡环加氟橡胶圈25密封，以方便拆卸；支架27从沉积室1的下部腔体26延伸至上部腔体22中，且该支架27顶端设有基片加热装置220和基片托盘219，沉积室1的上部腔体22设有数个进气口与该供气装置连通，可同时输入多种气体，本实施例设有二进气口，但不限于此。所述沉积室1的上、下两个腔体高度最好在10-50厘米之间，且上、下两部分采用卡环加氟橡胶圈密封。

沉积室1上的两个进气口通过角阀23、24和供气装置2相连通，该供气装置2的各进气管道通过对应的进气口可伸设至该沉积室1的上部腔体22内，且各进气管道的的气体出口端与一输气装置211相连，该输气装置211的下端气体出口对应设于基片加热装置220的上方，且具有外扩的喇叭状出口结构，且喇叭口和基片加热装置220之间的距离在1-20厘米之间，以保证通气均匀。

该沉积室1还设有与基片加热装置220相连的加热控温装置接头210、电离规接口28和电阻规接口29。所述基片加热装置220包括炉盘和电阻丝，所述炉盘采用叶蜡石或者陶瓷制作。沉积室1内的基片加热装置220上设有托盘219，该托盘219的中心放置基片，且环绕基片的放置位置还设有凹槽，凹槽内放金属以实现金属蒸发，获得金属蒸气，用于制备金属掺杂的薄膜，如MgB2薄膜。凹槽的深度可为2-15毫米，宽度5-10毫米。

本发明中，该电离规接口28和电阻规接口29内部可设有螺纹，以通过该螺纹与压丝螺纹连接，且两者都不直接接触规管的外壁，在压丝旋紧过程中，挤压密封橡胶(如氟橡胶)，使其产生变形，从而紧紧地压在各规管的外壁上，达到密封的效果。

优选的，沉积室1的外径为150-300毫米，内径为140-280毫米。

本实用新型所提供的制备纳米薄膜的化学气相沉积设备具备体积小，构造简单、造价低廉的优点，可制备如石墨烯、过镀金属硫化物、硅烯、锗烯或氮化硼等二维纳米薄膜，有助于实现二维纳米薄膜的生产，促进二维纳米薄膜的应用。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种制备纳米薄膜的化学气相沉积设备，其特征在于，所述设备包括沉积室以及与所述沉积室相连的供气装置和抽真空装置，所述沉积室上设有多个进气口，各个进气口通过角阀与所述供气装置连通，其中，

所述沉积室包括：

下部腔体和可拆卸的上部腔体，所述上部腔体与下部腔体通过卡环加氟橡胶圈密封；

支架，所述支架从所述沉积室的下部腔体延伸至上部腔体，并且在所述支架上设有基片加热装置。

2.根据权利要求1所述的制备纳米薄膜的化学气相沉积设备，其特征在于，所述供气装置的各进气管道通过对应的进气口伸入至所述沉积室的上部腔体内，且各进气管道的气体出口端与一输气装置相连，所述输气装置的下端气体出口对应于所述基片加热装置的上方，且具有外扩的喇叭状出口结构。

3.根据权利要求1所述的制备纳米薄膜的化学气相沉积设备，其特征在于，所述沉积室还包括与所述基片加热装置相连的加热控温装置接头、电离规接口和电阻规接口。

4.根据权利要求1所述的制备纳米薄膜的化学气相沉积设备，其特征在于，所述基片加热装置包括炉盘和电阻丝，所述炉盘采用叶蜡石或者陶瓷制作。

5.根据权利要求3所述的制备纳米薄膜的化学气相沉积设备，其特征在于，所述电离规接口和电阻规接口内部设有螺纹。

6.根据权利要求1所述的制备纳米薄膜的化学气相沉积设备，其特征在于，所述基片加热装置上设有托盘，在所述托盘的中心放置基片。

7.根据权利要求6所述的制备纳米薄膜的化学气相沉积设备，其特征在于，在环绕基片的放置位置还设有凹槽，在所述凹槽内放置用于制备纳米薄膜的金属。

8.根据权利要求7所述的制备纳米薄膜的化学气相沉积设备，其特征在于，所述凹槽的深度为2-15毫米，宽度5-10毫米。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的制备纳米薄膜的化学气相沉积设备，其特征在于，所述沉积室的外径为150-300毫米，内径为140-280毫米。

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