[发明专利]用于涂布颗粒的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于通过原子层沉积涂布颗粒的装置，其包括：(a)能使颗粒与第一反应性气体接触的第一反应器和(b)能使颗粒与第二反应性气体接触的第二反应器，其中第一和第二反应器被第一和第二气闸隔开并且颗粒可从第一反应器经第一气闸传送至第二反应器，同时颗粒可从第二反应器经第二气闸传送至第一反应器。

原子层沉积(ALD)是一种有吸引力的涂布材料的方法，因为有可能高度控制涂层厚度。极薄涂层的质量也通常比用其它方法制成的涂层高得多。George(Chemical Reviews110(2010),111-131)详细描述了ALD原理。尽管ALD为人所知已超过三十年，但工业应用仍有限。原因之一在于直到近年才可提供高吞吐量方法。以前，将待涂布的基底置于真空室中，在此其与第一反应性气体反应。在引入第二反应性气体之前通过抽空除去其残留物。这一方法耗时长，特别是如果要涂布小粒度颗粒。最近，已经引入可在大气压下运行的连续法。

US 2015/0 079 310 A1公开了一种用于在ALD法中涂布颗粒的装置。颗粒在带上传送，第一反应性气体和然后第二反应性气体在所述传送带上流动。

US 2015/0 031 157 A1公开了类似装置。在此，将颗粒鼓过速度调节元件并由此被反应性气体流承载。

但是，在这两种方法中，反应性气体的分离仍是挑战，其限制材料吞吐量。如果反应性气体互相接触，产物会被副产物污染并且该装置也会被不合意的沉积物堵塞。此外，最慢的反应限制整个过程，例如如果所有气体引入区具有相同尺寸并且第一反应性气体需要比第二反应性气体多得多的时间反应。

US 9 284 643 B2公开了一种用于在ALD法中涂布颗粒的装置，其中颗粒从一个室落到下一个室。但是，这种装置不适合大规模生产，特别是如果需要在颗粒上的较厚涂层。

本发明的一个目的是提供实现高材料吞吐量并且灵活以可独立地调节ALD法中的不同反应的反应参数的装置。还涉及容易使用以用相对较低的投资制造厚涂层的装置。还旨在提供避免产物污染和不合意的沉积物积聚在装置内的装置。

通过一种用于通过原子层沉积涂布颗粒的装置实现这些目的，该装置包括：

(a)能使颗粒与第一反应性气体接触的第一反应器和

(b)能使颗粒与第二反应性气体接触的第二反应器，

(c)位于第一和第二反应器之间的至少一个缓冲装置，

其中第一和第二反应器被第一和第二气闸隔开并且颗粒可从第一反应器经第一气闸传送至第二反应器或传送至缓冲装置，同时颗粒可从第二反应器经第二气闸传送至第一反应器或传送至缓冲装置。

本发明还涉及一种涂布颗粒的方法，其包括：

(a)使颗粒在第一反应器中暴露于与颗粒表面反应的第一气体，和

(b)在已与第一气体反应后使颗粒在第二反应器中暴露于与颗粒表面反应的第二气体，

其中颗粒从第一反应器经第一气闸传送至第二反应器或传送至缓冲装置(c)并从第二反应器经第二气闸传送至第一反应器或传送至缓冲装置(c)，其中包括至少一个缓冲装置(c)。

本发明的优选实施方案可见于说明书和权利要求书。不同实施方案的组合落在本发明的范围内。

原子层沉积(ALD)有时也被称作原子层外延(ALE)。如果在沉积法中涉及一种或多种有机化合物，ALD有时也被称为分子层沉积(MLD)。在本发明中，ALD应包含ALE和MLD，不管与这些术语相关的细微差异。