[发明专利]一种基于行星流化的粉体原子层沉积装置

说明书

技术领域

本发明属于原子层沉积技术领域，更具体地，涉及一种基于行星流化的粉体原子层沉积装置。

背景技术

随着物质的超细化，纳米颗粒会表现出一系列微观效应，在宏观上表现出一系列优异的物理和化学性质。同时，纳米颗粒具有团聚和被氧化，性质不稳定等一系列缺点。在纳米颗粒表面包覆保护层，能够克服传统纳米颗粒的上述缺点，而被包覆的纳米颗粒粉体则有望成为新的具有特殊物理化学性能的复合材料。

目前颗粒的包覆方法有固相法、液相法和气相法。原子层沉积作为一种特殊的化学气相沉积方法，与其他沉积技术相比，具有优良的均匀性和可控性。粉体表面的自限制化学吸附反应，能够在颗粒表面包覆一层非常均匀的纳米级薄膜，通过控制循环次数可以进一步精确控制包覆层的厚度。

但是，纳米颗粒过大的比表面积和过高的比表面能会引起严重的团聚现象，影响了粉体沉积最关键的包覆率和包覆均匀性，直接限制了纳米颗粒的进一步应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种基于行星流化的粉体原子层沉积装置，其中通过对其关键的粉体的操控方式、夹持器运动方式等进行改进，与现有技术相比，能够对夹持器内的粉体颗粒提供离心流化作用，同时结合轴向的气流流化作用，克服了离心流化床沿轴向方向分布不均匀的状况以及改善了传统垂直流化床剪切力过小的特点，能有效提高粉体包覆率和均匀性，一次性能够对大量粉体进行包覆，提高粉体包覆效率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于行星流化的粉体原子层沉积装置，其特征在于，包括电机(2)、反应腔、行星架(13)、夹持器(6)和输气管路，其中，

所述电机(2)与所述行星架(13)相连，所述行星架(13)上安装有中心轮(8)和若干个行星轮(9)，所述中心轮(8)位于所述行星架(13)的中心线上，所述行星轮(9)与所述中心轮(8)啮合；所述电机(2)用于带动所述中心轮(8)和所述行星轮(9)旋转；

所述夹持器(6)位于所述反应腔内部，用于承载粉体；该夹持器(6)还与所述行星轮(9)相连，在所述行星轮(9)的带动下旋转；

所述输气管路用于向所述反应腔中输入反应气体或载气；

所述反应腔周围设置有加热装置，使得所述反应气体与所述粉体反应从而在所述粉体上沉积包覆原子层；该反应腔还与真空泵(7)相连，所述真空泵(7)用于对所述反应腔抽真空。

作为本发明的进一步优选，所述行星轮(9)与所述中心轮(8)两者的转速之比为1：2～2：1。

作为本发明的进一步优选，所述电机(2)的转速为1-200r/min。

作为本发明的进一步优选，向所述反应腔中输入的反应气体或载气的气流量为10sccm～5slm。

作为本发明的进一步优选，所述行星架(13)为中空结构，输入所述反应腔中的反应气体或载气从所述夹持器(6)的底部进入所述夹持器(6)。

作为本发明的进一步优选，所述夹持器(6)上下两端均被3000目的滤网封堵，用于防止所述粉体泄漏。

作为本发明的进一步优选，所述电机(2)与所述行星架(13)通过磁流体密封装置(3)相连。

作为本发明的进一步优选，所述夹持器(6)与所述行星轮(9)之间通过磁流体密封装置(3)相连，所述行星轮(9)为中空结构。

作为本发明的进一步优选，该基于行星流化的粉体原子层沉积装置还包括提举机构(12)，该提举机构(12)与所述夹持器(6)相连，用于将所述夹持器(6)提举出所述反应腔。

作为本发明的进一步优选，所述夹持器(6)的内表面与所述粉体之间的摩擦系数为1.6。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于对粉体原子层沉积装置进行改进，能够取得以下有益效果：

1.本发明通过设置夹持器，该夹持器在行星架的作用下做公转运动，并在中心轮的作用下有自转运动，利用夹持器的公转和自转运动，同时通过底部行星架对夹持器内部进行供气，使位于夹持器内的粉体在在沉积过程中能够由于夹持器的旋转运动产生额外的超重力，克服微观粒子的团聚干扰，使原子层的沉积更为均匀。