CN205055478U - 一种hvpe反应产生的氯化铵气体的冷凝过滤器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及使用氢化物外延生长CaN薄膜领域，尤其涉及一种HVPE反应产生的氯化铵气体的冷凝过滤器。该冷凝过滤器的壳体上配有进气管路和出气管路，上盖上配有导流板和滤芯上密封法兰，滤芯下密封法兰固定在出气管路上，水套上配有冷却水入口和冷却水出口；壳体内设有滤芯，滤芯位于滤芯上密封法兰和滤芯下密封法兰之间；水套位于壳体的外侧，导流板位于滤芯的外侧。经本实用新型冷凝过滤器后，HVPE装置反应产生的氯化铵气体先被冷凝成氯化铵颗粒，然后被滤芯过滤出来沉积在过滤器底部，保证氯化铵气体在进入真空干泵之前就冷凝过滤下来，从而保护了真空干泵和大气环境。

Description

一种HVPE反应产生的氯化铵气体的冷凝过滤器

技术领域

本实用新型涉及使用氢化物外延(HydrideVaporPhaseEpitaxy，简称HVPE)生长CaN薄膜领域，尤其涉及一种HVPE反应产生的氯化铵气体的冷凝过滤器。

背景技术

近十几年来，GaN材料得到了全球多家研究机构和知名公司的关注，其优异的材料特性非常适用于短波长LED、高迁移率场效应晶体管(HEMT)以及微波毫米波器件当中，同时可以用于太阳能电池、紫外探测器、生物传感器、大功率雷达等方面。若应用在大功率雷达，可以大大提高其探测距离。

氢化物外延(HydrideVaporPhaseEpitaxy，简称HVPE)是一种能够高效生长GaN高质量晶体的一种方法，其成本较低。HVPE生长GaN单晶使用高纯N₂作为载气，HCl气体与金属Ga反应生成GaCl，GaCl与载气混合并传输到衬底处，在衬底处GaCl和NH₃反应生成GaN。在整个反应当中，反应室在生长过程中为常压，对真空度要求不是很高，因此造价相对较低。

HVPE是制备高质量氮化镓等材料的重要工具，但HVPE装置在生长GaN的过程中产生的氯化铵气体对真空干泵的寿命影响极大，处理不好还会把氯化铵气体排到大气中，污染环境。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足之处，本实用新型旨在提供一种结构简单、维修方便、能有效冷凝过滤HVPE反应产生的氯化铵气体的冷凝过滤器，能使氯化铵气体在进入真空干泵之前就冷凝成氯化铵粉末然后被滤芯过滤下来，从而保护了真空干泵和大气环境。

本实用新型的技术方案：

一种HVPE反应产生的氯化铵气体的冷凝过滤器，该冷凝过滤器包括上盖、水套、滤芯、冷却水出口、壳体、导流板、出气管路、冷却水入口、滤芯下密封法兰、进气管路、滤芯上密封法兰，具体结构如下：

壳体上配有进气管路和出气管路，上盖上配有导流板和滤芯上密封法兰，滤芯下密封法兰固定在出气管路上，水套上配有冷却水入口和冷却水出口；壳体内设有滤芯，滤芯位于滤芯上密封法兰和滤芯下密封法兰之间；水套位于壳体的外侧，导流板位于滤芯的外侧。

所述的HVPE反应产生的氯化铵气体的冷凝过滤器，氯化铵气体从进气管路进入后，通过导流板和滤芯后，从出气管路排出。

所述的HVPE反应产生的氯化铵气体的冷凝过滤器，冷却水入口和冷却水出口分别位于水套的外侧，冷却水入口和冷却水出口的位置存在高度差，冷却水出口高于冷却水入口。

所述的HVPE反应产生的氯化铵气体的冷凝过滤器，进气管路和出气管路的通径为50mm。

所述的HVPE反应产生的氯化铵气体的冷凝过滤器，进气管路位于壳体的侧面，出气管路沿竖向自下而上伸至壳体中。

所述的HVPE反应产生的氯化铵气体的冷凝过滤器，上盖、滤芯、壳体、导流板、出气管路、滤芯下密封法兰、进气管路、滤芯上密封法兰均为不锈钢、钛合金或镍合金结构。

本实用新型的优点及有益效果是：

1、HVPE装置在生长GaN的过程中产生的氯化铵气体对真空干泵的寿命影响极大，处理不好还会把氯化铵气体排到大气中，污染环境。经本实用新型冷凝过滤器后，HVPE装置反应产生的氯化铵气体先被冷凝成氯化铵颗粒，然后被滤芯过滤出来沉积在过滤器底部，保证氯化铵气体在进入真空干泵之前就冷凝过滤下来，从而保护了真空干泵和大气环境。

2、本实用新型结构简单、制作简易、维修拆卸方便、造价低廉，具有高效理想的冷凝过滤效果，既能保护抽气的干泵机组，也能防止氯化铵气体通过干泵排出到大气中。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1—上盖；2—水套；3—滤芯；4—冷却水出口；5—壳体；6—导流板；7—出气管路；8—冷却水入口；9—滤芯下密封法兰；10—进气管路；11—滤芯上密封法兰。

具体实施方式：

下面，结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。对于这些实施例的详细描述，应该理解为本领域的技术人员可以通过本实用新型来实践，并可以通过使用其它实施例，在不脱离所附权利要求书的精神和本实用新型范畴的情况下，对所示实例进行更改和/或改变。此外，虽然在实施例中公布了本实用新型的特定特征，但是这种特定特征可以适当进行更改，实现本实用新型的功能。

如图1所示，本实用新型HVPE反应产生的氯化铵气体的冷凝过滤器，主要包括：上盖1、水套2、滤芯3、冷却水出口4、壳体5、导流板6、出气管路7、冷却水入口8、滤芯下密封法兰9、进气管路10、滤芯上密封法兰11等，具体结构如下：

壳体5上配有进气管路10和出气管路7，上盖1上配有导流板6和滤芯上密封法兰11，滤芯下密封法兰9固定在出气管路7上，水套2上配有冷却水入口8和冷却水出口4；壳体5内设有滤芯3，滤芯3位于滤芯上密封法兰11和滤芯下密封法兰9之间，使滤芯3拆卸更换方便；水套2位于壳体5的外侧，导流板6位于滤芯3的外侧。氯化铵气体从进气管路10进入后，通过导流板6和滤芯3后，从出气管路7排出。

其中，冷却水入口8和冷却水出口4分别位于水套2的外侧，冷却水入口8和冷却水出口4的位置存在一定的高度差，冷却水出口4高于冷却水入口8，这样换热效率高。进气管路10位于壳体5的侧面，出气管路7沿竖向自下而上伸至壳体5中，进气管路10和出气管路7的通径均为50mm。

实施例

如图1所示，本实施例中，HVPE装置产生的氯化铵气体在前级真空泵的作用下，从反应腔体经进气管路10进入冷凝过滤器，氯化铵气体经导流板6和壳体5内之间(NH₄Cl气体的凝华温度为350℃)，此过程氯化铵气体会充分冷却凝华成白色结晶性粉末，氯化铵粉末被滤芯过滤出来，其他气体则可以通过滤芯3(滤芯过滤精度为5μm)和出气管路7进入干泵，再由干泵排到大气。氯化铵粉末沉积到壳体底部，沉积到一定厚度时，本实用新型冷凝过滤器拆卸方便，将上盖1的螺栓拧开，即可将上盖1、导流板6、滤芯上密封法兰11、滤芯下密封法兰9和滤芯3一起取出，清理干净壳体5底部的氯化铵粉末，清理干净滤芯3表面的氯化铵粉末，然后将上盖1、导流板6、滤芯上密封法兰11、滤芯下密封法兰9和滤芯3装入壳体5，拧紧螺栓即可继续使用。

本实用新型冷凝过滤器位于HVPE反应腔室和干泵之间，要求壳体和法兰能承受真空负压，法兰厚度大于5mm，壳体厚度大于3mm，内部耐压0.6MPa。冷凝过滤器使用前经检漏仪检漏，漏率优于0.5Pa·L/S。

在HVPE成套设备中，本实用新型应用于真空系统的前级，所以与原有成套设备之间，不需大的改动，只需把原有反应腔室和真空系统的管路断开，把本实用新型冷凝过滤器两端法兰分别与原有管路焊接，新型的进出气管路通径为50mm，也可根据原有成套设备的管道进行更换，只需焊接一变径即可。注意操作过程中保证焊接部分不能有泄漏，需用检漏仪检漏，避免有害气体泄漏。

本实用新型的上盖1、滤芯3、壳体5、导流板6、出气管路7、滤芯下密封法兰9、进气管路10、滤芯上密封法兰11均由牌号316不锈钢加工制作(也可由其他牌号的不锈钢、钛合金或镍合金等耐腐蚀的材料制作)，这样能有效防止腐蚀性气体的腐蚀。本实用新型的所有密封圈均采用氟橡胶制作，这是因为HVPE装置反应排出的气体具有腐蚀性，普通密封圈在很短的时间内即被腐蚀，无法起到密封作用，而氟胶圈具有优良的耐腐蚀性，不易损坏。

以上所述的仅是本实用新型所列举的最优实施方式。需要指出，对于本技术领域的所有技术人员，在不脱离所附权利要求书的精神和本实用新型所示原理的范畴情况下，还可以对所示实例进行更改和/或改变，这些改变也应被视为本实用新型的权利保护范围。

Claims (6)

1.一种HVPE反应产生的氯化铵气体的冷凝过滤器，其特征在于，该冷凝过滤器包括上盖、水套、滤芯、冷却水出口、壳体、导流板、出气管路、冷却水入口、滤芯下密封法兰、进气管路、滤芯上密封法兰，具体结构如下：

壳体上配有进气管路和出气管路，上盖上配有导流板和滤芯上密封法兰，滤芯下密封法兰固定在出气管路上，水套上配有冷却水入口和冷却水出口；壳体内设有滤芯，滤芯位于滤芯上密封法兰和滤芯下密封法兰之间；水套位于壳体的外侧，导流板位于滤芯的外侧。

2.根据权利要求1所述的HVPE反应产生的氯化铵气体的冷凝过滤器，其特征在于，氯化铵气体从进气管路进入后，通过导流板和滤芯后，从出气管路排出。

3.根据权利要求1所述的HVPE反应产生的氯化铵气体的冷凝过滤器，其特征在于，冷却水入口和冷却水出口分别位于水套的外侧，冷却水入口和冷却水出口的位置存在高度差，冷却水出口高于冷却水入口。

4.根据权利要求1所述的HVPE反应产生的氯化铵气体的冷凝过滤器，其特征在于，进气管路和出气管路的通径为50mm。

5.根据权利要求1所述的HVPE反应产生的氯化铵气体的冷凝过滤器，其特征在于，进气管路位于壳体的侧面，出气管路沿竖向自下而上伸至壳体中。

6.根据权利要求1所述的HVPE反应产生的氯化铵气体的冷凝过滤器，其特征在于，上盖、滤芯、壳体、导流板、出气管路、滤芯下密封法兰、进气管路、滤芯上密封法兰均为不锈钢、钛合金或镍合金结构。