[发明专利]形成含准金属材料的沉积系统和方法

说明书

发明背景

本发明整体上涉及沉积系统，更具体地，其涉及形成含准金属材料的沉积系统，以及利用所述沉积系统形成所述含准金属材料的方法。

在本领域中，准金属化合物，比如准金属氢化物(hydrometalloid compounds)，是众所周知的，它被用于多种用途。例如，某些准金属氢化物常用于沉积，如化学气相沉积，以在衬底上形成含准金属的层。然而，用于沉积的准金属氢化物有可能自燃，例如，一旦暴露在空气和/或湿气中，这些准金属氢化物可能会自发燃烧。因此，对设备和人的生命而言，这些常规反应造成极大的隐患。此外，因为这些准金属氢化物通常都具有自燃性，或者至少是易燃性，在完成其制备后和最终使用其之前，如在化学气相沉积之前，储存和/或运输这些准金属氢化物既困难又危险。

发明内容

本发明提供一种利用沉积系统形成含准金属材料的方法。在第一实施例中，该沉积系统包括至少一个低容量按需反应器，其与沉积装置间接联接并间接流体连通。在所述第一实施例中，该方法包括在低容量按需反应器中制备一种准金属氢化物。所述方法进一步包括，将在低容量按需反应器中制备的准金属氢化物间接输送至所述沉积装置。最后，该方法包括利用该沉积装置形成所述含准金属材料。

在第二实施例中，该沉积系统包括至少一个低容量按需反应器，其与沉积装置联接并流体连通。在该第二实施例中，所述方法包括在低容量按需反应器中通过前体化合物制备准金属氢化物，所述前体化合物包括至少一个与准金属原子键合的非氢取代基。所述方法进一步包括将在低容量按需反应器中制备的准金属氢化物输送至沉积装置。最后，所述方法包括在沉积装置中形成所述含准金属材料。

本发明还提供一种沉积系统，其用于形成所述含准金属材料。该沉积系统包括至少一个用于制备准金属氢化物的低容量按需反应器。所述沉积系统还包括沉积装置，其与至少一个低容量按需反应器间接联接并间接流体连通。

具体实施方式

本发明提供一种形成含准金属材料的方法，以及一种形成所述含准金属材料的沉积系统。该沉积系统和方法尤其适合形成用于光伏电池组件的含准金属材料。然而，该沉积系统和方法也可用于形成供除光伏电池组件之外的其他工业和应用中使用的含准金属材料。

形成所述含准金属材料的方法利用了沉积系统，其包含至少一个与沉积装置联接并流体连通的低容量按需反应器。

该低容量按需反应器由前体化合物制备准金属氢化物。该低容量按需反应器可以是任意反应器，其具有不大于30升，或者不大于15升，或者不大于2升的前体化合物的总体积，只要反应器能够启动由前体化合物制备准金属氢化物，或者，能够在少于60分钟，或少于15分钟，或少于2分钟的时间段内终止由前体化合物制备准金属氢化物。本文所述关于所述低容量按需反应器的终止准金属氢化物制备的能力的时间段涉及反应器的常规关闭程序，并非涉及自发和不良的终止，例如，反应器的爆炸。

该前体化合物的选择是基于若干因素，如所需的准金属氢化物以及所使用的低容量按需反应器。该前体化合物包括至少一个准金属原子，还可包括至少一个与准金属原子键合的取代基，其可根据所使用的低容量按需反应器和在所选择的低容量按需反应器中采用的特定反应而变化。

在某些实施例中，该低容量按需反应器是一个微反应器。与常规反应器相比，微反应器具有更大的表面积与体积比，因而其单位体积传热大大多于常规反应器。在某些实施例中，该微反应器界定了至少一个用于制备准金属氢化物的反应室。该微反应器的反应室通常具有至少1500:1，或者至少2000:1，或者至少2250:1，或者至少2400:1，或者为2450-2550:1的表面积与体积比。该微反应器总容积通常为25-89毫升，或者35-79毫升，或者45-79毫升，或者50-74毫升。然而，微反应器的总容积可以大于或小于上述总容积，这取决于微型反应器的直径和尺寸。通常，该微反应器的每个容积空间或反应室的最大内部尺寸小于1mm。上述总容积涉及微反应器所限定的内部容积，所述微反应器中存在前体化合物和/或准金属氢化物。该微反应器一般由惰性材料制成，如玻璃或玻璃基材料，例如硼硅玻璃。一个合适的微反应器的实例为Advanced-Flow^TM反应器，其在纽约康宁的康宁公司(Corning Incorporated of Corning,New York)有售。另一个合适的微反应器的实例在美国专利No.7,007,709中有所描述，其以全文引用的方式并入本发明中。