[发明专利]一种热丝化学气相沉积设备

说明书

本发明属于化学气相沉积领域，并公开了一种热丝化学气相沉积设备。本设备包括反应腔体，支撑台架，腔体上盖采用翻盖式结构，腔体四周布置了两个翻盖式观察窗，腔体内部零部件包括金属热丝、热丝架、弹簧拉紧装置、热丝电极、钼板基座、进气口及抽气口，热丝架为双层结构，通过连接弹簧拉伸装置保持金属热丝的紧绷，反应腔体共焊接五条冷却水道，分别分布于盖板、腔体侧壁上部、腔体外壁下部、弹簧装置连接块以及下底板，冷却水道中通入冷却水用于带走沉积实验产生的热量；支撑台架是反应腔体的载体。通过本发明，增强热丝化学气相沉积过程的便捷性和安全性，提高设备的沉积效率。

技术领域

本发明属于化学气相沉积领域，更具体地，涉及一种热丝化学气相沉积设备。

背景技术

热丝化学气相沉积方法是一种利用气体反应物作为原料，通过高温金属热丝的作用，在衬底材料表面沉积薄膜的方法，该方法工艺成熟，设备简单，成本低廉，沉积效果较好，非常适合用于金刚石薄膜的沉积。

由于化学气相沉积法的重要性，目前已申请的化学气相沉积设备的专利较多。例如，于2011年9月14日授权公告的中国专利CN102181845A公开了一种化学气相沉积炉，包括炉本体、炉体提升机构以及炉盖提升机构，分为上中下三个加热区，开炉方式采用中部开炉，该种开炉方式不便于出装料，且操作危险性高，此外，上炉体以及炉盖在该种开炉方式下需要反复拆装，这容易导致上下炉体之间的相互错位，传统的化学气相沉积设备对于金属热丝的装夹通常采用单层的热丝结构，同时热丝拉紧装置较为简陋，这会导致金刚石薄膜的沉积速率低，并且热丝在高温下容易弯曲，从而影响金刚石薄膜的沉积质量。另外，大多化学气相沉积设备的冷却系统只在反应腔体的底部或者中部设置循环冷却水道，这会使得沉积设备的某些关键零部件因冷却效果不佳而导致变形、失效等情况，因此，要将化学气相沉积设备用于大规模工业生产以及实验室课题研究，需要进一步提升其便捷性及安全性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种热丝化学气相沉积设备，通过反应腔体内部的设计，由此解决开炉方式不安全，金属热丝装夹不当以及冷却循环系统效果不佳的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种化学气相沉积设备，该设备包括反应腔体和支撑台架，其特征在于，

所述支撑台架是所述反应腔体的载体，所述反应腔体包括腔体和盖板，该盖板设置在所述腔体的上方，用于使所述腔体形成密封的空间；所述腔体的外侧表面设置有多个凸台状的观察窗况；

所述腔体内部设置有衬底平台和一组相对设置的热丝架(22)，所述的相对设置的热丝架之间设置有金属热丝，每个所述热丝架下方均设置有铜片，该铜片与设置在所述下底板上的电源正极/负极导通，通电后用于加热所述金属热丝，其中，所述金属热丝还与设置在所述腔体外的弹簧拉伸装置连接，该弹簧拉伸装置用于使所述金属热丝处于绷紧的状态，此外，所述腔体的侧壁上还设置有通孔，测温仪穿过该通孔测量所述金属热丝的温度，与该测温仪连接的还有报警指示灯和显示面板，用于预警和显示所述热丝的温度；

所述衬底平台设置在所述反应腔体的下底板上，介于所述相对设置的热丝架之间，且位于所述金属热丝下方，该衬底平台用于放置待沉积的基体材料；

所述盖板、弹簧拉伸装置、腔体的侧壁和下底板上均设置有冷却水道，用于冷却所述腔体。

进一步优选地，所述金属热丝优选采用钨丝或钽丝。

进一步优选地，所述热丝架分为两层，每层均为钼板，所述衬底平台也采用钼板。

进一步优选地，所述腔体的下底板上设置有多个所述进气口和抽气口，该进气口用于外界空气进入所述反应腔内，所述抽气口用于抽取所述反应腔内的气体。

进一步优选地，所述盖板与所述腔体之间设置有密封圈，用于密封所述腔体。