[发明专利]用于氢化物或氯化物气相外延制备氮化镓的尾气过滤器

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及专门用于把弥散粒子从气体中分离出来的采用刚性空心滤体的粒子分离器，具体地说是用于氢化物或氯化物气相外延制备氮化镓的尾气过滤器。

背景技术

近年来，氢化物或氯化物气相外延制备氮化镓的方法被广泛应用于氮化镓自支撑的研发。由于氮化镓材料具有比硅材料更优异的电学及光学特性，因而氮化镓材料在微波器件、功率器件和光电器件中有着极大的发展空间。

然而，在氢化物或氯化物气相外延制备氮化镓的过程中会不可避免地产生对人、环境和设备有极大危害性的尾气，其危害有三：其一是，该尾气中含有大量的氯化铵粉尘。在制备氮化镓的过程中需要将反应室抽至真空状态，而在抽气过程中反应室内存在的氯化铵粉尘会进入到真空泵系统内，对泵体造成一定的腐蚀，降低真空泵的抽速甚至损坏真空泵；另外由于氯化铵在反应室内沉积，使抽气时间大大延长；再则因为氯化铵易吸湿，导致在进出样品时会在反应室内引入过多的水汽，从而影响氮化镓的生长质量，例如会引起无意杂质掺杂和黄光带。其二是，在氢化物或氯化物气相外延制备氮化镓时反应区的温度在1000-1100℃之间。在这样的高温下，没有与镓反应的氯化氢和氨气合成氯化铵的过程与氯化铵的分解过程同时进行，但在尾气出口端的温度低于337.8℃时，氯化铵不再发生分解，而是以氯化铵粉尘的形式存在。该粉尘存在的害处除如前所述会损坏设备外，还会堵住尾气出口，造成反应室内因压力过大引起爆炸。其三是，上述尾气中除了含有大量的氯化铵粉尘之外，还含有没有充分反应的镓蒸汽和氯化镓蒸汽。这两种物质对人体都有伤害，可以引起皮疹和神经炎，甚至是呼吸中枢瘫痪及肾损伤，这对操作人员的健康极为不利。

现有的粒子分离器大都采用湿法，也就是用水或包含其它物质的溶液来处理粉尘。但这种方法会在氢化物或氯化物气相外延制备系统中引入水和其它杂质，从而影响制得的氮化镓材料的质量，因而是不可采用的。至今尚未发现有专门用于氢化物或氯化物气相外延制备氮化镓的尾气过滤器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供用于氢化物或氯化物气相外延制备氮化镓的尾气过滤器，以降低甚至消除在氢化物或氯化物气相外延制备氮化镓过程中产生的氯化铵粉尘、镓蒸汽和氯化镓蒸汽，从而达到保护操作人员、环境和真空泵及其他设备的目的，提高了生产的安全性，同时也优化了生产工艺和氮化镓的生长质量。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：用于氢化物或氯化物气相外延制备氮化镓的尾气过滤器，由外壳、堵塞物、隔离网、筛网和夹具构成，其中外壳是长500mm、外径400mm和内径360mm的圆柱形的中空水套，该外壳中空水套空腔的外径为390mm和内径为370mm，外壳一端为过滤器进气口，另一端为过滤器出气口，靠过滤器进气口一端有一个外壳中空水套出水口，靠过滤器出气口一端有一个外壳中空水套进水口，过滤器进气口的直径为360mm，过滤器出气口的直径为100mm，外壳中空水套出水口和外壳中空水套进水口的直径均为15mm，堵塞物是卷成圆柱状的孔径为10目的不锈钢型号为314的不锈钢网或不锈钢型号为314的不锈钢丝的球状物，该堵塞物总体的长为300mm，直径为358mm，隔离网是由直径1mm的不锈钢型号为314的不锈钢丝制成，该隔离网的孔径为1目，厚度为1mm，直径为358mm，筛网是孔径为200～400目的不锈钢型号为314的不锈钢丝网制成的耐腐蚀金属丝网，该筛网共6～10层，每层的厚度为0.5mm，直径为350mm，堵塞物直接放置在距离过滤器进气口一端10mm处的外壳内部，隔离网直接放置在外壳内部位于堵塞物与夹具之间的位置，筛网分层安置在距离过滤器出气口一端20mm的外壳内部，每层筛网之间的距离为15mm，所有筛网通过夹具固定在外壳内部。

上述用于氢化物或氯化物气相外延制备氮化镓的尾气过滤器，其外壳的材质是抗腐蚀金属，其中优选不锈钢型号为314的不锈钢。

上述用于氢化物或氯化物气相外延制备氮化镓的尾气过滤器的安装方法是：过滤器进气口采用法兰或卡箍与氢化物或氯化物气相外延制备氮化镓的设备的尾气出口进行连接，过滤器出气口采用法兰或卡箍与氢化物或氯化物气相外延制备氮化镓的设备的尾气排空管道进行连接，外壳中空水套进水口采用快速接头与接通水源的软水管进行连接，外壳中空水套出水口采用快速接头与接通排水口的软水管进行连接。