[实用新型]一种使用源金属制备多元化合物块晶的装置

说明书

本实用新型公开了一种使用源金属制备多元化合物块晶的装置，所述源金属液化器位于高压气液混合雾化器之上，所述高压气液混合雾化器位于金属液回收系统之上，所述筛选器位于金属液回收系统的中部及以上，所述颗粒预处理器的进口与筛选器的出口连接，所述颗粒预处理器的出口与化合物反应器的入口相连，所述沉积生长器位于化合物反应器的底部。本实用新型使用高纯度源金属，使其熔化、液化，对液态金属通过气液混合、高压雾化，使液态金属转化为超细微的金属微滴。超细微的金属微滴进入化学物反应器，与反应气体进行反应，使其转化成化合物晶粒，而后堆积、热生长在设定的沉积槽(有衬底或无衬底)内，形成化合物块状晶体。

技术领域

本实用新型涉及一种粉末冶金技术，尤其涉及的是一种使用源金属制备多元化合物块晶的装置。

背景技术

多元金属化合物材料，因其特有的物理特征与工作特性，在电子、半导体领域有其重要用途。氮化铝(AlN)因其无毒不导电，并具有与铜相当的热导率，是光电器件封装中最理想的绝缘、散热材料；氮化镓(GaN)基合金是蓝色激光器、高亮度LED器件、高频功率器件的基础材料；碳化硅(SiC)电场击穿电压高，是制备大功率器件的优选材料；氧化镓(Ga₂O₃)因其制造成本低、优异的耐高压特性，受到人们越来越多的重视。

目前，单晶、多元金属化合物衬底市场紧缺，价格昂贵、一货难求。通常，单晶、多元金属化合物衬底是由单晶、多元金属化合物块晶材料切割、打磨、抛光而成，由此，单晶、多元金属化合物块晶材料是生产单晶衬底的关键源体材料。

典型的制备单晶、大厚度、多元金属化合物块晶材料方法为HVPE(氢化物气相外延)、MOCVD(金属有机化合物化学气相沉淀)等。所谓外延是指在特定条件下，使物质的原子或分子有规则排列，定向生长在衬底的表面上，获得连续、完整的并与衬底晶格结构有对应关系的单晶层，称为外延层，而此过程称为外延生长；而MOCVD是在气相外延生长(HVPE)的基础上，发展起来的一种新型气相外延生长技术。无论HVPE法或MOCVD法，费时、效率低(生长速率：0.1-0.2mm/小时)，而且位错率高、微孔多。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于：如何提高多元化合物块晶的产率及品质，提供了一种使用源金属制备多元化合物块晶的装置。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本实用新型的一种使用源金属制备多元化合物块晶的装置，包括源金属液化器、高压气液混合雾化器、筛选器、金属液回收系统、颗粒预处理器、化合物反应器和沉积生长器；

所述源金属液化器位于高压气液混合雾化器之上，所述高压气液混合雾化器位于金属液回收系统之上，所述筛选器位于金属液回收系统的中部及以上，所述颗粒预处理器的进口与筛选器的出口连接，所述颗粒预处理器的出口与化合物反应器的入口相连，所述沉积生长器位于化合物反应器的底部；所述源金属在源金属液化器内加热液化后进入高压气液混合雾化器内，形成雾化的金属液滴/颗粒，细微的金属液滴/颗粒在气流作用下进入颗粒预处理器，较大的金属液滴落下至金属液回收系统，细微的金属液滴/颗粒在颗粒预处理器内分段加热并与导入气体反应成为化合物颗粒并进入化合物反应器，化合物颗粒在化合物反应器与反应气体反应形成化合物晶粒，化合物晶粒均匀进入沉积生长器形成圆柱状化合物块晶。

所述源金属液化器包括源金属真空容器、真空容器加热器和导流管，所述真空容器加热器设置在源金属真空容器的周围，真空容器加热器对源金属真空容器内的源金属加热至液化，所述导流管设置在源金属真空容器的底部，用于将源金属液体导入至高压气液混合雾化器。

所述高压气液混合雾化器包括气液混合腔、高压雾化喷头和喷头堵塞防护器；所述气液混合腔设置在金属液回收系统顶部，所述气液混合腔与源金属液化器的底部连通，所述高压雾化喷头设置在气液混合腔的尾部，所述喷头堵塞防护器为环状气流斜孔设置在高压雾化喷头的周围。