通过激光热解生产多层亚微米颗粒的方法_2

文档序号:9457101阅读:来源:国知局
、102、103的透视图,
[0060]图7是反应流(根据考虑的变型,其可为流1、100、101、102、103、104、105或106)和排列以扩散外围气流7的环形注射器22的图解的侧横截面视图,
[0061]图8是反应流(根据考虑的变型,其可为流1、100、101、102、103、104、105或106)和环形注射器22的图解的透视图,
[0062]图9是根据本发明生产的颗粒的图解的侧横截面视图,和
[0063]图10是根据本发明生产的另一颗粒的图解的侧横截面视图。
[0064]这些实施方案绝对不是限制性的,特别地可能考虑本发明的仅包含从描述的其他特征(即使在包含那些其他特征的句子中分离所述选择)中分离的下面描述的特征的选择的变型,如果所述特征的选择足以给予技术优点或足以区分本发明与现有技术。所述选择包含至少一种优选为功能性而不是结构细节的特征,或仅具有结构细节的一部分,如果所述单独的部分足以给予技术优点或足以区分本发明与现有技术。
[0065]首先,参考图1至6描述本发明装置9的第一实施方案。
[0066]通过激光热解生产颗粒10的装置9的第一实施方案包含试剂源4。试剂优选包含至少一种反应气体和/或至少一种气雾剂形式的反应液体。试剂包含第一化学元素。第一化学元素优选为金属(优选选自铁、铝或钛)或类金属(选自硼、硅、锗、砷、锑、碲或钋)。更精确地,试剂中的第一化学元素优选为硅,优选为SiH4形式。试剂优选为反应气体(通常为 SiH4气体或 SiH 4+C2H2气体或 SiH 4+C2H4或 SiH 4+CH4)。
[0067]装置9还包含与试剂源4连接的反应室8 (通过不锈钢壁界定的)。
[0068]反应室8充满中性气体环境(选自氦、氩、氪、氙、氮或混合物),优选氩或氮。
[0069]布置试剂注射器5以来源于试剂源4的至少一个反应流1、100、101、102、103、104、105、106引导至室8,并各个反应流沿对于所有反应流相同的流方向11传送,并且进入每个反应流的一个反应流区域6。
[0070]布置辐射束3 (通常为激光光束,优选具有垂直于方向12的横截面的30mm2至3000mm2的面积,沿所述方向13或18具有2至5cm的宽度,具有9微米至11微米的波长对于SiH4优选为10.6微米且功率为50至5000瓦特且频率为10,000至100,OOOHz)的发射器19 (通常为LASER源)以投射辐射束3通过反应室8以便该束3在每个反应流区域6的一个相互作用区14中与各个反应流区域6交叉以在各个反应流中形成包含第一化学元素的颗粒核15。
[0071]因此,各个反应流1、100、101、102、103、104、105、106或反应流区域6分为三部分:
[0072]-与束3相互作用的区14,
[0073]-处于在(相对于流方向11)它的相互作用区14之前并且包含引导至室8的试剂的部分,和
[0074]-处于在(相对于流方向11)它的相互作用区14之后并且包含来源于在它的相互作用区14中的试剂和束3之间的相互作用的火焰26的部分。
[0075]通过光学系统使束3成形以给予它集中矩形横截面(即,其面积随束3沿辐射方向12的前进减小),如在文献FR 2 894 493和FR 2 877 591中描述的。
[0076]束3通过ZnSe窗口 23进入室8并且在被非反射热量计25 ( “束中止器(beamstopper) ”)停止之前通过另一 ZnSe窗口 24从室8中出现。
[0077]装置9还包含第二化学元素源。第二化学元素优选为以气态C2H2或C2H4或CH 4的形式注入的碳。布置第二元素的注射器以将第二化学元素引导至反应室8,该第二化学元素来自第二元素源以便该第二化学元素能够在室8中与各个反应流1、100、101、102、103、104、105、106相互作用以使用包含第二化学元素的层16覆盖颗粒核15。
[0078]在源4中并且注入至室8的试剂缺少布置用于氧化第一化学元素的氧化剂。对于“布置用于氧化第一化学元素的试剂”(还称为“第一化学元素氧化剂”)是指在试剂(例如SiH4气体,任选与C 2H2或C 2H4或CH 4混合)中的任何原子或分子(例如N 20)具有倾向于从处于其被注入至室8的形式(例如SiH4)氧化第一化学元素(例如Si)的氧化-还原电势。优选地,在源4中并且注入至室8的试剂缺少氧原子。
[0079]在装置9 (根据它们的流速和它们的不同比例,任选对于注射器5递送诸如SiH4,对于注射器21递送诸如氩气或氮气,且对于注射器5和/或21和/或22递送诸如QH2、C2H4或CH4的混合的气体)中将第二元素的注射器(5、21和/或22)和第一元素的注射器5布置在一起以按照每单位时间引导一个原子的第二元素(通常碳)(以反应流1、100、101、
102、103、104、105、106、限制流2和任选地,如果它们存在,外围流7的总和)与每单位时间引导(进入流I)至少两个(优选至少3,任选地至少5)原子的的第一元素(通常硅)的比例来引导每单位时间(通常每分钟)的相对于第一元素的原子数量的第二元素的原子数量。
[0080]通常,在装置9中将第二元素的注射器(5、21和/或22)和第一元素的注射器5布置在一起以引导每单位时间的一个原子的第二元素(通常碳)(以反应流1、100、101、102、
103、104、105、106、限制流2和任选地,如果它们存在,外围流7的总和)与每单位时间(进入流I)的至少两个至五十个(优选三个,最佳五个)原子的第一元素(通常硅)的比例。
[0081]装置9还包括限制气体的源20,其包括限制气体和限制气体的注射器21,布置所述限制气体的注射器21以在各个反应流的相互作用区14(相对于流方向11)之前将围绕各个反应流1、100、101、102、103、104、105、106的限制气流2 (优选所有反应流共同的)(更精确地,在至少从进入室8的试剂高达各个反应流的相互作用区14的各个反应流1、100、
101、102、103、104、105、106 的整个外围上接触各个反应流 1、100、101、102、103、104、105、106,根据在垂直于流方向11的平面中包含的固定线定义该外围)引导至反应室8并且使其沿流方向11传送。
[0082]限制气体包含中性气体(选自氦气、氩气、氮气或其混合物,优选氩气或氮气)。限制气流2具有两种功能:
[0083]-第一,它用以限定各个反应流以防止各个反应流的试剂径向扩散,其有污损室8内壁的风险,和
[0084]-第二,冷却(“淬灭效应”)在束3分别与各个反应流1、100、101、102、103、104、
105、106相互作用(相对于流方向11)之后建立的各个反应流火焰26。
[0085]布置发射器19以便辐射束3沿垂直于流方向11的辐射方向12传送。
[0086]布置至少一个反应流1、100、101、102、103、104、105、106的注射器5以便各个反应流1、100、101、102、103、104、105、106在垂直于所述流方向11的平面中具有沿与流方向11和辐射方向12垂直的延长方向13纵向延伸的横截面。
[0087]在可与图2的横截面视图相对应的装置9的第一实施方案的第一变型中,布置试剂注射器5以将来源于试剂源4的单一反应流I引导至室8,并使其在反应流区域6中沿流方向11传送。注射器5的横截面通常为在方向12上4mm深且在方向13上2cm宽的椭圆形。
[0088]在可与图2的侧横截面视图和图3的前横截面视图的装置9相对应的第一实施方案的第二变型中,布置至少一个反应流的注射器5以将来源于试剂源4的并由限制气流2彼此分开的若干反应流101、102、103的排列引导至室8,反应流101、102、103包含第一化学元素且各个反应流沿流方向11传送。
[0089]各个流101、102或103在对它特定的反应流区域6中沿流方向11传送。
[0090]布置至少一个反应流101、102、103的注射器5以便在流101、102、103的排列中,不同反应流101、102、103沿与流方向11和辐射方向12垂直的排列方向18排列。
[0091]如图3例示,将注射器5再分为若干注射喷嘴201、202、203(每个反应流一个喷嘴)。各个喷嘴具有通常在方向12上为3mm深且在方向13或18中为4mm宽的椭圆形的部分。反应流101、102、103的喷嘴201、202、203的数量绝不局限于三个;它可能有更多,该数量取决于可为2至5cm或甚至更多的激光光斑的宽度。
[0092]在可与图
当前第2页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1