一种高效节能式硒化锌气相沉积炉的制作方法

本实用新型属于沉积炉技术领域，具体涉及一种高效节能式硒化锌气相沉积炉。

背景技术：

CVD化学气相沉积炉是利用化学气相沉积的原理，将参与化学反应的物质，加热到一定工艺温度，在真空泵抽气系统产生的引力作用下，引至沉积室进行反应、沉积，生成新的固态物质。为了得到工艺要求的沉积厚度，此沉积过程一般需要连续工作20天左右。为了更好的制备出高质量的产品，沉积过程不仅要求在非常洁净的环境下进行，如果沉积室内有粉末存在会影响沉积效果，且要求沉积过程连续正常进行。

其中硒化锌制备过程为：在圆筒形高温负压反应壳体底部的圆形坩埚容器中放入原料锌Zn，H₂S气体和壳体底部融化的Zn蒸气均以Ar为载气输送到温度高于600℃的反应室里，反应室的侧壁由石墨材料制成，进入到反应室中的H₂S气体和Zn蒸气在石墨衬底上开始实现下列气相反应：

Zn+H₂S→ZnS+H₂↑

反应生成的ZnS分子在衬底上逐渐生长成ZnS多晶晶粒，不断生成的ZnS多晶晶粒持续沉积到表面，随着生长时间的增加材料变厚，经过一段时间的沉积生长，最终可以获得几毫米～几十毫米厚的硫化锌多晶体材毛坯料。

现有技术中关于气相沉积炉的技术文献也较多，例如申请号为2014100040254.6的发明专利公开了一种化学气相沉积设备，包括壳体、反应系统以及位于壳体和反应系统之间的加热元件，在壳体的内部设有反应系统，反应系统包括原料供应装置和反应室，在原料供应装置和反应室的外侧的壳体内壁上设有加热元件，壳体包括壳本体和门，壳本体和门共同围合成一内腔，内腔为长方体形状，门能够敞开或者封闭壳本体敞开的前面；加热元件包括原料供应装置加热组件和反应室加热组件；反应室加热组件位于原料供应装置加热组件的上方，包括设置在壳本体内壁上的加热元件和位于门内壁上的加热元件；壳本体是由左侧面、右侧面、顶面、底面和后背面构成的一个前面敞开的长方体；门的一个侧边与壳本体的一个侧面的侧边铰接；长方体形状的内腔的尺寸为：长1.4～2.5m，宽0.8～1.4m，高2.8～4.8m，壳本体壁厚12～25mm；壳体的材质选自304、321、316和316L不锈钢；在壳本体和/或门的外壁上设置有冷却装置。

申请号为201521042165.1的实用新型专利公开了一种化学气相沉积装置，包括加热炉，加热炉具有密闭的炉膛和设置在炉膛外周的加热体，炉膛中部设置有热电偶，炉膛具有气体入口和气体出口；其特征在于，还包括并联的载气流路和稀释气流路，二者都与炉膛的气体入口连接；载气流路中设置有汽化器，液相原料在汽化器中汽化后由载气携带进入加热炉中进行气相沉积；汽化器包括控温油浴锅；载气流路和稀释气流路中分别设置有气体流量计；还包括尾气净化装置，与炉膛的气体出口连接；还包括位于炉膛中的基体支撑件；还包括控制器，用来控制加热炉温度和气体流量。

然而，现有的气相沉积炉都是采用的是设置多个喷漆嘴的方式，用于通入H₂S气体，这种方式导致气流分布不均匀，从而导致沉积质量差、沉积不均匀的问题。同时由于气挠动较大，导致部分气流直接通过出气口排除，从而导致部分气体浪费。

技术实现要素：

本实用新型为了解决现有气相沉积炉存在的沉积质量差、沉积不均匀的问题，而提供一种高效节能式硒化锌气相沉积炉。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种高效节能式硒化锌气相沉积炉，包括炉本体，所述炉本体设置有电加热丝，所述炉本体的内部设置有用于进行沉积的晶舟，所述炉本体连通有与外部的气源连通的保护气体进气管道和反应气体进气管道，所述炉本体的还配设有与外部的真空系统连通的抽气管道，所述炉本体还配设有出气管道，所述出气管道连通有除尘器，其特征在于，所述反应气体进气管道穿过炉本体连通有气体分布装置，所述气体分布装置包括内筒和外筒，所述内筒套设在外筒的内部并形成密封的空腔，所述空腔内设置有螺旋向下的螺旋导流板，所述反应气体进气管道连接在空腔的上部，所述内筒均匀开设有若干通气孔。

进一步的，所述内筒上还连接有与各个通气孔连通的弧形挡板，所述弧形挡板的开口倾斜向上设置。

进一步的，所述弧形挡板的宽度从下至上逐渐增小。

进一步的，所述螺旋导流板的连接在外筒上，并且螺旋导流板的宽度随着螺旋方向逐渐减小。

进一步的，所述炉本体还设置有隔热保温层。

进一步的，所述电加热丝包括第一段加热丝、第二段加热丝和第三段加热丝。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的高效节能式硒化锌气相沉积炉包括炉本体，所述炉本体设置有电加热丝，所述炉本体的内部设置有用于进行沉积的晶舟，所述炉本体连通有与外部的气源连通的保护气体进气管道和反应气体进气管道，所述炉本体的还配设有与外部的真空系统连通的抽气管道，所述炉本体还配设有出气管道，所述出气管道连通有除尘器，所述反应气体进气管道穿过炉本体连通有气体分布装置，所述气体分布装置包括内筒和外筒，所述内筒套设在外筒的内部并形成密封的空腔，所述空腔内设置有螺旋向下的螺旋导流板，所述反应气体进气管道连接在空腔的上部，所述内筒均匀开设有若干通气孔。本实用新型在使用过程中，反应气体H₂S通过反应气体进气管道进入到气体分布装置中，在螺旋导流板的作用下沿着空腔从上之下螺旋运动，并且内筒上设置有通孔，气流在通过通孔进入到内部进行反应。由于本实用新型采用从上之下的导气方式，使得气体分布装置上端的出气量会大于气体分布装置下端的气体流量，使得能够抵消因反应以及出气管道抽吸作用而带来晶舟上部分反应气体浓度降低的问题，从而使得晶舟各个位置的反应气体浓度一致，从而提高沉积质量以及沉积的均匀性。

同时本实用新型通过进气分布装置的作用，相比现有技术中通过喷气嘴直接喷射的方式，减少了气流的挠动，使得反应更加均匀，不仅进一步提高了沉积质量和沉积的均匀性，同时减少了反应气体的浪费，提高资源的利用率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型气体分布装置的结构示意图；

图中标记：1、炉本体，2、炉盖，3、抽气管道，4、反应气体进气管道，5、保护气体进气管道，6、出气管道，7、除尘器，8、抽气装置，9、晶舟，10、内筒，11、外筒，12、空腔，13、螺旋导流板，14、通气孔，15、弧形挡板。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本实用新型的保护范围。

结合附图，本实用新型的高效节能式硒化锌气相沉积炉包括炉本体1，炉本体上设置有密封的炉盖2，所述炉本体1设置有电加热丝，所述炉本体1的内部设置有用于进行沉积的晶舟9，所述炉本体1连通有与外部的气源连通的保护气体进气管道5和反应气体进气管道4，其中，保护气体进气管道和反应气体进气管道也可以设置在一起，即是说先在炉本体的外部将保护气体和反应进气进行混合，然后通过一进气管道进入到炉本体的内部，所述炉本1的还配设有与外部的真空系统连通的抽气管道2，抽气管道2与外部的真空系统连通，用于在对炉本体内进行抽真空处理，所述炉本体1还配设有出气管道6，所述出气管道6连通有除尘器7，其中，对于电加热丝以及除尘器都属于现有技术产品，本领域的技术人员都能明白和理解，在此不再赘述。所述反应气体进气管道4穿过炉本体连通有气体分布装置，所述气体分布装置包括内筒10和外筒11，所述内筒10套设在外筒11的内部并形成密封的空腔12，所述空腔12内设置有螺旋向下的螺旋导流板13，作为本实用新型一种优选的方式，螺旋导流板13连接在外筒11上，所述反应气体进气管道4连接在空腔12的上部，所述内筒10均匀开设有若干通气孔14。本实用新型在使用过程中，反应气体H₂S通过反应气体进气管道进入到气体分布装置中，在螺旋导流板的作用下沿着空腔从上之下螺旋运动，并且内筒上设置有通孔，气流在通过通孔进入到内部进行反应。由于本实用新型采用从上之下的导气方式，使得气体分布装置上端的出气量会大于气体分布装置下端的气体流量，使得能够抵消因反应以及出气管道抽吸作用而带来晶舟上部分反应气体浓度降低的问题，从而使得晶舟各个位置的反应气体浓度一致，从而提高沉积质量以及沉积的均匀性。

同时本实用新型通过进气分布装置的作用，相比现有技术中通过喷气嘴直接喷射的方式，减少了气流的挠动，使得反应更加均匀，不仅进一步提高了沉积质量和沉积的均匀性，同时减少了反应气体的浪费，提高资源的利用率。

作为本实用新型一种优选的方式，所述内筒10上还连接有与各个通气孔14连通的弧形挡板15，所述弧形挡板15的开口倾斜向上设置。通过弧形挡板15的作用使得反应气体能够倾斜向上的朝向晶舟9进行喷吹。

作为本实用新型一种优选的方式，所述弧形挡板15的宽度从下至上逐渐增小，由于空腔的下端气流量会相对小一些，通过弧形挡板15的引导作用，能够直接将反应气体通入到靠近晶舟的地方，便于提高效率。

进一步的，所述螺旋导流板的连接在外筒上，并且螺旋导流板的宽度随着螺旋方向逐渐减小。

进一步的，所述炉本体还设置有隔热保温层。

进一步的，所述电加热丝包括第一段加热丝、第二段加热丝和第三段加热丝，便于对温度进行分段控制。

其中除尘器可以多多级除尘器，其中第一级除尘器为旋风除尘器，用于对废气中的颗粒进行回收。除尘器还连通有抽气装置8，便于带动气流进行运动。

本实用新型的工作过程是，将锌放入沉积炉内，通过抽气管道进行抽真空处理，然后通过电加热丝对沉积室进行升温，当温度达到650-800℃时并进行保温，然后通入反应气体和保护气体进行反应和沉积，并且炉本体配设有流量计，便于对气流量进行监控。

实施例一

本实施例的高效节能式硒化锌气相沉积炉，包括炉本体，所述炉本体设置有电加热丝，所述炉本体的内部设置有用于进行沉积的晶舟，所述炉本体连通有与外部的气源连通的保护气体进气管道和反应气体进气管道，所述炉本体的还配设有与外部的真空系统连通的抽气管道，所述炉本体还配设有出气管道，所述出气管道连通有除尘器，所述反应气体进气管道穿过炉本体连通有气体分布装置，所述气体分布装置包括内筒和外筒，所述内筒套设在外筒的内部并形成密封的空腔，所述空腔内设置有螺旋向下的螺旋导流板，所述反应气体进气管道连接在空腔的上部，所述内筒均匀开设有若干通气孔。

实施例二

本实施例的高效节能式硒化锌气相沉积炉，包括炉本体，所述炉本体设置有电加热丝，所述炉本体的内部设置有用于进行沉积的晶舟，所述炉本体连通有与外部的气源连通的保护气体进气管道和反应气体进气管道，所述炉本体的还配设有与外部的真空系统连通的抽气管道，所述炉本体还配设有出气管道，所述出气管道连通有除尘器，所述反应气体进气管道穿过炉本体连通有气体分布装置，所述气体分布装置包括内筒和外筒，所述内筒套设在外筒的内部并形成密封的空腔，所述空腔内设置有螺旋向下的螺旋导流板，所述反应气体进气管道连接在空腔的上部，所述内筒均匀开设有若干通气孔；所述内筒上还连接有与各个通气孔连通的弧形挡板，所述弧形挡板的开口倾斜向上设置。

实施例三

本实施例的高效节能式硒化锌气相沉积炉，包括炉本体，所述炉本体设置有电加热丝，所述炉本体的内部设置有用于进行沉积的晶舟，所述炉本体连通有与外部的气源连通的保护气体进气管道和反应气体进气管道，所述炉本体的还配设有与外部的真空系统连通的抽气管道，所述炉本体还配设有出气管道，所述出气管道连通有除尘器，所述反应气体进气管道穿过炉本体连通有气体分布装置，所述气体分布装置包括内筒和外筒，所述内筒套设在外筒的内部并形成密封的空腔，所述空腔内设置有螺旋向下的螺旋导流板，所述反应气体进气管道连接在空腔的上部，所述内筒均匀开设有若干通气孔；所述内筒上还连接有与各个通气孔连通的弧形挡板，所述弧形挡板的开口倾斜向上设置，所述弧形挡板的宽度从下至上逐渐增小。

实施例四

本实施例的高效节能式硒化锌气相沉积炉，包括炉本体，所述炉本体设置有电加热丝，所述炉本体的内部设置有用于进行沉积的晶舟，所述炉本体连通有与外部的气源连通的保护气体进气管道和反应气体进气管道，所述炉本体的还配设有与外部的真空系统连通的抽气管道，所述炉本体还配设有出气管道，所述出气管道连通有除尘器，所述反应气体进气管道穿过炉本体连通有气体分布装置，所述气体分布装置包括内筒和外筒，所述内筒套设在外筒的内部并形成密封的空腔，所述空腔内设置有螺旋向下的螺旋导流板，所述反应气体进气管道连接在空腔的上部，所述内筒均匀开设有若干通气孔；所述内筒上还连接有与各个通气孔连通的弧形挡板，所述弧形挡板的开口倾斜向上设置，所述弧形挡板的宽度从下至上逐渐增小；所述螺旋导流板的连接在外筒上，并且螺旋导流板的宽度随着螺旋方向逐渐减小。

实施例五

在上述任一实施例的基础之上，所述炉本体还设置有隔热保温层。

实施例六

在上述任一实施例的基础之上，所述电加热丝包括第一段加热丝、第二段加热丝和第三段加热丝。