CN212667712U - 用于灌装固体mo源的钢瓶 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于灌装固体MO源的钢瓶，在瓶体内沿竖向设有金属隔板将内腔分隔为进气腔和出气腔，进气腔的容积大于出气腔的容积，瓶体顶部具有MO源灌装口，MO源灌装口与进气腔连通；瓶体顶部连接有进气管和出气管，进气管与进气腔连通，出气管与出气腔连通；金属隔板的上部为实心钢板，下部为金属粉末烧结过滤器。固体MO源储存在连通进气管的腔室这一侧，载气吹入后，带着固体MO源的蒸汽穿过金属粉末烧结过滤器，从出气管吹出；取代传统的插底管通气形式，载气与MO源的接触方式由点接触转变为均相接触，使载气通过固体源的路径变得一致，带出的MO源蒸汽更加稳定；不仅提高固体MO源的使用率，还提高蒸汽的稳定性。

Description

用于灌装固体MO源的钢瓶

技术领域

本实用新型涉及一种应用于金属有机化学气相沉积技术(MOCVD)的固体金属有机化合物的灌装钢瓶，属于封装容器技术领域。

背景技术

MO源(Metal Organic Source)为一系列的高纯金属有机化合物，通常作为MOCVD(金属有机化学气相沉积)和MOMBE(金属有机分子束外延)的支撑材料，MO源已被大量用于LED、太阳能电池、激光、功率器件等领域，是一种附加值很高的精细化工产品。

MO源产品在常温下有气态、液态和固态，气态MO源在恒温恒压下，通过控制阀门的开启度即可控制其原料浓度；液态MO源在恒温下，通过控制载气的进气量，也可以做到原料浓度稳定；而固态MO源，主要是三甲基铟、二茂镁和四溴化碳，载气中的原料浓度与多种因素有关，比如固体的颗粒度大小、颗粒堆积形态、载气的通过路径、温度的高低、颗粒的板结情况，导致固态源的原料浓度难以控制稳定；一旦原料浓度下降，会使制备出的芯片的化合物半导体层出现微结构不一致的情况，最终会产生很多的不良品。为了保证原料浓度的稳定，大多数固态MO源在未完全用尽时便进行更换，造成人力、物力、财力的损失。

三甲基铟的蒸汽压公式为log P(mmHg)＝10.52-3014/T(K)；二茂镁的蒸汽压公式为logP(mmHg)＝10.0-3372/T(K)；四溴化碳的蒸汽压公式为log P(mmHg)＝7.78-2346/T(K)；都是温度函数。保证MO源在使用时的温度恒定，也是保证蒸汽压稳定的必要因素，所以载气在钢瓶中的路径是否均匀是钢瓶设计的一个重要方面。

在MO源钢瓶设计方面，已经有公开号为：203782229U、203797323U、101660136B、207848970U、207848945U、208201118U等专利文献报道，固体MO源使用上述专利文献所报道的封装钢瓶封装，使用时，各有优缺点，比如内部结构过于复杂，会产生堵塞不通畅；或者钢瓶外形改变较大，无法完全对应所有机型的恒温槽，难以推广应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简洁、可稳定固体MO源蒸气压的用于灌装固体MO源的钢瓶。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

用于灌装固体MO源的钢瓶，特点是：在瓶体内沿竖向设有金属隔板将内腔分隔为进气腔和出气腔，进气腔的容积大于出气腔的容积，瓶体顶部具有MO源灌装口，MO源灌装口与进气腔连通；瓶体顶部连接有进气管和出气管，进气管与进气腔连通，出气管与出气腔连通；金属隔板的上部为实心钢板，下部为金属粉末烧结过滤器。

进一步地，上述的用于灌装固体MO源的钢瓶，其中，进气腔的容积为内腔容积的2/3，出气腔的容积为内腔容积的1/3。

进一步地，上述的用于灌装固体MO源的钢瓶，其中，金属隔板下部的1/7高度部分为金属粉末烧结过滤器，上部的6/7高度部分为实心钢板。

进一步地，上述的用于灌装固体MO源的钢瓶，其中，进气管为3/8英寸不锈钢管，进气管上安装有进气管隔膜阀，进气管隔膜阀的进口设有进气管封口螺丝，进气管封口螺丝连接有进气管封口螺母。

进一步地，上述的用于灌装固体MO源的钢瓶，其中，出气管为3/8英寸不锈钢管，出气管上安装有出气管隔膜阀，出气管隔膜阀的出口设有出气管封口螺丝，出气管封口螺丝连接有出气管封口螺母。

进一步地，上述的用于灌装固体MO源的钢瓶，其中，MO源灌装口的直径为1/2英寸。

进一步地，上述的用于灌装固体MO源的钢瓶，其中，MO源灌装口连接有MO源灌装封口螺母。

进一步地，上述的用于灌装固体MO源的钢瓶，其中，所述金属隔板的厚度为2mm。

本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：

①本实用新型钢瓶结构简洁，采用一瓶双腔的模式，固体MO源储存在连通进气管的腔室这一侧，载气吹入后，带着固体MO源的蒸汽穿过烧结块，从出气管吹出；取代传统的插底管通气形式，载气与MO源的接触方式由点接触转变为均相接触，使载气通过固体源的路径变得一致，带出的MO源蒸汽更加稳定；不仅提高固体MO源的使用率，还提高蒸汽的稳定性，对MOCVD工艺的稳定性提供支撑；

②钢瓶内部采用隔板隔开，下部1/7处采用金属粉末烧结过滤器，金属粉末烧结过滤器可通过气体和液体，不能通过固体，固体MO源细小的颗粒不会被载气带出，从出气管出去的载气中的MO源蒸汽更加稳定；

③由于未采用插底管结构，载气的热稳定性更好，不会产生温度差，使MO源蒸汽更加稳定；

④钢瓶制作成本低，适合规模化推广应用。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型具体实施方式了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1：本实用新型钢瓶的结构示意图；

图2：本实用新型钢瓶的应用示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，方位术语和次序术语等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，用于灌装固体MO源的钢瓶，在瓶体5内沿竖向设有金属隔板13将内腔分隔为进气腔6和出气腔，金属隔板13焊在瓶体5内部，进气腔6的容积为内腔容积的2/3，出气腔的容积为内腔容积的1/3，瓶体顶部具有MO源灌装口12，MO源灌装口12与进气腔连通；瓶体顶部连接有进气管4和出气管11，进气管4与进气腔连通，出气管11与出气腔连通；金属隔板13的上部为实心钢板，下部为金属粉末烧结过滤器14。

具体设计时，钢瓶的材质采用316L不锈钢，金属隔板13下部的1/7高度部分为金属粉末烧结过滤器14，上部的6/7高度部分为实心钢板。金属粉末烧结过滤器14采用高纯金属微颗粒烧制形成片状，比如采用不锈钢微颗粒粉末，颗粒间的孔径120～150μm，金属粉末烧结过滤器14允许气体和液体通过，但不能通过固体。

进气管4为3/8英寸不锈钢管，进气管4上安装有进气管隔膜阀3，进气管隔膜阀3的进口设有进气管封口螺丝2，进气管封口螺丝2连接有进气管封口螺母1；进气管隔膜阀3采用Swagelok公司的型号为6LV-DFBW8-P-C的隔膜阀。

出气管11为3/8英寸不锈钢管，出气管11上安装有出气管隔膜阀10，出气管隔膜阀10的出口设有出气管封口螺丝9，出气管封口螺丝9连接有出气管封口螺母8；出气管隔膜阀10采用Swagelok公司的型号为6LV-DFBW8-P-C的隔膜阀。

MO源灌装口12的直径为1/2英寸，MO源灌装口12连接有MO源灌装封口螺母7。MO源灌装口12和进气管4位于同一侧。

具体应用时，如图2所示，固体MO源B(三甲基铟、二茂镁或四溴化碳等，其纯度大于或等于99.9999％)的颗粒直径2～3mm，从MO源灌装口12填充到进气腔6内，堆积高度大约有80mm。MO源灌装口12用MO源灌装封口螺母7及金属垫片封住，漏率≤10^-12Pa.m³/s。瓶体5被放在25～35℃的恒温水浴槽中，进气管4和出气管11的端口分别与使用设备的管道相连接，经检漏合格后分别打开出气管上的出气管隔膜阀10和进气管上的进气管隔膜阀3。因瓶体5内部经电抛光打磨，表面摩擦力小，载气A(如氢气H₂或氮气N₂等)从进气管4进入，气体流进钢瓶内腔时，由于从细的进气管到粗的腔体，产生文丘里效应，气流速度降低，载气A均匀地通过固体MO源B颗粒，带着MO源的饱和蒸汽经过金属隔板13下部的金属粉末烧结过滤器14，金属粉末烧结过滤器14可以通过气体或液体，但不能通过固体，最终载气带着MO源的饱和蒸汽经过出气腔从出气管11进入使用设备。在使用一段时间后，固体MO源的量会有所损耗，由于固体MO源颗粒是载气的必经之路，所以可以保证MO源的浓度稳定，提高产品的稳定性。

上述钢瓶在使用时可以串联使用，两个装填有同一种固体MO源的钢瓶，分别放置在水浴槽中，前一钢瓶的出气管和后一钢瓶的进气管通过金属管相连接，载气从前一钢瓶的进气管进入，带着MO源蒸汽从出气管吹出，经由金属导管流进后一钢瓶的进气管，最终从后一钢瓶的出气管吹出进入使用设备，可以得到更稳定的MO源蒸汽，同时减少了更换钢瓶的操作次数，节约了时间，降低了成本。

综上所述，本实用新型钢瓶结构简洁，采用一瓶双腔的模式，固体MO源储存在连通进气管的腔室这一侧，载气吹入后，带着固体MO源的蒸汽穿过金属粉末烧结过滤器，从出气管吹出；取代传统的插底管通气形式，载气与MO源的接触方式由点接触转变为均相接触，使载气通过固体源的路径变得一致，带出的MO源蒸汽更加稳定；不仅提高固体MO源的使用率，还提高蒸汽的稳定性，对MOCVD工艺的稳定性提供支撑；

钢瓶内部采用金属隔板隔开，金属隔板的厚度2mm，金属隔板顶部向下至高度6/7部分为实心钢板，其余的1/7部分为金属粉末烧结过滤器，金属粉末烧结过滤器允许气体和液体通过，但不能通过固体，使固体MO源细小的颗粒不会被载气带出，从出气管出去的载气中的MO源蒸汽更加稳定；

由于未采用插底管结构，载气的热稳定性更好，不会产生温度差，使MO源蒸汽更加稳定；

钢瓶制作成本较低，适合规模化推广应用。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.用于灌装固体MO源的钢瓶，其特征在于：在瓶体(5)内沿竖向设有金属隔板(13)将内腔分隔为进气腔和出气腔，进气腔的容积大于出气腔的容积，瓶体顶部具有MO源灌装口(12)，MO源灌装口(12)与进气腔连通；瓶体顶部连接有进气管(4)和出气管(11)，进气管(4)与进气腔连通，出气管(11)与出气腔连通；金属隔板(13)的上部为实心钢板，下部为金属粉末烧结过滤器。

2.根据权利要求1所述的用于灌装固体MO源的钢瓶，其特征在于：进气腔的容积为内腔容积的2/3，出气腔的容积为内腔容积的1/3。

3.根据权利要求1所述的用于灌装固体MO源的钢瓶，其特征在于：金属隔板(13)下部的1/7高度部分为金属粉末烧结过滤器，上部的6/7高度部分为实心钢板。

4.根据权利要求1所述的用于灌装固体MO源的钢瓶，其特征在于：进气管(4)为3/8英寸不锈钢管，进气管(4)上安装有进气管隔膜阀(3)，进气管隔膜阀(3)的进口设有进气管封口螺丝(2)，进气管封口螺丝(2)连接有进气管封口螺母(1)。

5.根据权利要求1所述的用于灌装固体MO源的钢瓶，其特征在于：出气管(11)为3/8英寸不锈钢管，出气管(11)上安装有出气管隔膜阀(10)，出气管隔膜阀(10)的出口设有出气管封口螺丝(9)，出气管封口螺丝(9)连接有出气管封口螺母(8)。

6.根据权利要求1所述的用于灌装固体MO源的钢瓶，其特征在于：MO源灌装口(12)的直径为1/2英寸。

7.根据权利要求1所述的用于灌装固体MO源的钢瓶，其特征在于：MO源灌装口(12)连接有MO源灌装封口螺母(7)。

8.根据权利要求1所述的用于灌装固体MO源的钢瓶，其特征在于所述金属隔板(13)的厚度为2mm。

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