一种碳化钽涂层的高温cvd制备装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种碳化物涂层的高温CVD装置，特别涉及一种碳化钽涂层的高温CVD制备装置。
【背景技术】
[0002]碳化钽涂层是一种重要的高强度、耐腐蚀和化学稳定性好的高温结构材料，其熔点高达4273K°C ■，是耐温最高的几种化合物之一。它具有优异的高温力学性能、抗高速气流的冲刷性能、抗烧蚀性能，并与碳材料具有良好的化学相容性及机械相容性。碳化钽涂层在高于2000°C时仍然稳定存在，而SiC涂层在1200-1400°C开始分解。在外延过程中，TaC涂层对H2、HC1、NH3具有优异的耐受性，可完全保护石墨基体材料，适用于GaN LEDs和SiC功率器件的M0CVD等外延技术领域。
[0003]目前最常用的做法是利用化学气相沉积原理，在碳材料上沉积碳化钽涂层，所用到的化学反应体系是TaCl5、C3H6、比和Ar，其中Ar作为稀释和携带气体，化学反应式如下:TaCl5+l/3C3H6+3/2H2 TaC+5HCl。然而，目前装置的最高温度在1400°C左右，反应温度的局限性使得沉积表面游离碳堆积，导致碳化钽涂层偏离化学计量比，涂层致密度低等缺点。另夕卜，当作为碳源的烃、炔类(C3H6)物质以及H2大量进入系统时，高温下存在一定的危险性，从而增加系统设计的难度和复杂度。
【发明内容】
[0004]鉴于现有技术存在的问题，本实用新型提供一种碳化钽涂层的高温CVD制备装置，采用化学气相沉积过程，在最高温度可达2000°C以上沉积碳化钽涂层，所用到的体系为钽气态化合物、Ar和石墨基体，具体技术方案是，一种碳化钽涂层的高温CVD制备装置，包括上法兰、感应线圈、保温层、石英壁、下法兰、石墨坩祸、石墨构件、石墨支架、石英支撑管、抽真空装置、进气装置，其特征在于:石墨坩祸的顶端和底端、保温层顶端和底端、上法兰都开有直径不同的中心通孔，下法兰偏离中心处有一通孔，抽真空装置与下法兰的通孔相连接，石英支撑管固定在下法兰的上表面，石墨坩祸的外侧包裹保温层，保温层放置在石英支撑管上固定，石墨坩祸的底端放置石墨支架，石墨构件放置在石墨支架的卡槽内，石英壁套装在保温层外，进气装置与上法兰的中心通孔相连接，进气装置内有两条进气管，一端分别与钽气态化合物与氩气的混合气体和稀释氩气两路气体联通，气体流速由流量计控制，另一端插入石墨坩祸内，上法兰、石英壁、下法兰固定在一起，构成封闭空间，感应线圈设置在石英壁外。
[0005]本实用新型的技术效果是气路装置结构简单，操作安全便捷，保证石墨与钽气态化合物在2000°C以上的温度下充分反应，表层生成致密光洁的碳化钽涂层。
【附图说明】
[0006]图1是本实用新型的结构剖面图。
【具体实施方式】
[0007]下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[0008]如图1所示，一种碳化钽涂层的高温CVD制备装置，包括上法兰1、感应线圈2、保温层3、石英壁4、下法兰5、石墨坩祸6、石墨构件7、石墨支架8、石英支撑管9、抽真空装置10、进气装置11，石墨坩祸6的顶端和底端、保温层3顶端和底端、上法兰1都开有直径不同的中心通孔，下法兰5偏离中心处有一通孔，抽真空装置10与下法兰5的通孔相连接，石英支撑管9固定在下法兰5的上表面，石墨坩祸6的外侧包裹保温层3，保温层3放置在石英支撑管9上固定，石墨坩祸6的底端放置石墨支架8，石墨构件7放置在石墨支架8的卡槽内，石英壁4套装在保温层3外，进气装置11与上法兰1的中心通孔相连接，进气装置11内有两条进气管，一端分别与钽气态化合物与氩气的混合气体a和稀释氩气b两路气体联通，气体流速由流量计控制，另一端插入石墨坩祸6内，上法兰1、石英壁4、下法兰5固定在一起，构成封闭空间12，感应线圈2设置在石英壁4外。
[0009]本实用新型装置的工作过程是，将石墨支架8放置在石墨坩祸6的底端，石墨构件7放置在石墨支架8的卡槽内固定，盖上石墨坩祸6的顶端，石墨坩祸6的外侧包裹保温层3，保温层放置在与下法兰5连接的石英支撑管9上端，而后一同放入上法兰1、下法兰5和石英壁4构成封闭空间12，在抽真空装置10的作用下对封闭空间12进行抽真空，然后接通感应线圈2的电源，感应线圈2对石墨坩祸6和石墨构件7进行加热，进气装置11在气体流量计的作用下，控制钽气态化合物和氩气的混合气体a和稀释氩气b两路气体的流速，在氩气的稀释和携带作用下，钽气态化合物a和石墨构件7在2000°C以上的温度生成碳化钽涂层。
[0010]本实用新型装置中的石墨构件7作为碳源，钽气态化合物作为钽源，简化了气路装置结构，操作安全便捷。
[0011]本实用新型装置可以提供高效简洁的反应环境，保证石墨与钽气态化合物在2000°C以上的温度下充分反应，表层生成高致密光洁的碳化钽涂层。
【主权项】
1.一种碳化钽涂层的高温CVD制备装置，包括上法兰(1)、感应线圈(2)、保温层(3)、石英壁(4)、下法兰(5)、石墨坩祸(6)、石墨构件(7)、石墨支架(8)、石英支撑管(9)、抽真空装置(10)、进气装置(11)，其特征在于:石墨坩祸(6)的顶端和底端、保温层(3)顶端和底端、上法兰(1)都开有直径不同的中心通孔，下法兰(5)偏离中心处有一通孔，抽真空装置(10)与下法兰(5)的通孔相连接，石英支撑管(9)固定在下法兰(5)的上表面，石墨坩祸(6 )的外侧包裹保温层(3 )，保温层(3 )放置在石英支撑管(9 )上固定，石墨坩祸(6 )的底端放置石墨支架(8)，石墨构件(7)放置在石墨支架(8)的卡槽内，石英壁(4)套装在保温层(3 )外，进气装置(11)与上法兰(1)的中心通孔相连接，进气装置(11)内有两条进气管，一端分别与钽气态化合物与氩气的混合气体(a)和稀释氩气(b)两路气体联通，气体流速由流量计控制，另一端插入石墨坩祸(6)内，上法兰(1)、石英壁(4)、下法兰(5)固定在一起，构成封闭空间(12 )，感应线圈(2 )设置在石英壁(4 )外。
【专利摘要】本实用新型涉及一种碳化钽涂层的高温CVD制备装置，该装置包括，石墨坩埚，石墨坩埚的顶端和底端开口，石墨坩埚内部放置石墨支架，石墨支架有定位的卡槽，石墨片放置在卡槽内固定，石墨坩埚的外侧包裹保温层，保温层置于与下法兰连接的石英支撑管上端，上法兰、下法兰和石英壁构成封闭空间，封闭空间外侧设置感应线圈，下法兰与抽真空装置相连接，上法兰与进气装置相连接，进气装置由钽气态化合物和氩气两路气体组成，气体流速由流量计控制。技术效果是保证石墨构件与钽气态化合物在2000℃以上的温度下充分反应，表层生成高致密光洁的碳化钽涂层，满足高致密度、符合化学计量比的碳化钽涂层生长的要求。
【IPC分类】C23C16/32, C23C16/455
【公开号】CN205152327
【申请号】CN201520806732
【发明人】张丽, 赖占平, 齐海涛, 徐永宽, 王利杰, 程红娟, 洪颖, 史月增, 张志欣
【申请人】中国电子科技集团公司第四十六研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年10月19日