化学气相沉积设备的制作方法

本发明涉及薄膜制备技术领域，特别涉及一种化学气相沉积设备。

背景技术：

化学气相沉积技术是指利用气相中发生的化学过程，在基底材料表面形成其具有功能性或装饰性的其它材料。目前，化学气相沉积技术在制备石墨烯、过渡金属硫化物、硅烯、锗烯或氮化硼材料领域得到了广泛的应用。

在基底表面用化学气相沉积技术制备材料时，具体反应过程往往可以分为多个步骤。如生长前对基底进行预处理；在复杂的沉积过程中还需要调节反应条件，从而调控材料的生长等。在从一个反应步骤进入下一个反应步骤中，一般需要调节反应条件，如温度、反应气源等。如果涉及温度的改变，则一般通过调节化学气相沉积设备的加热功率来实现。如果涉及反应气体的改变，其调节过程一般是停止原气体供给，反应腔体内抽真空，然后通入新的反应气体。对于传统的气相沉积设备，在进行多步骤的化学气相沉积反应时，反应步骤间的切换需要通过人为操作实现，此过程耗时较多，导致工作效率较低，且不能实现连续的材料制备，极大的降低了生产效率

而卷对卷技术利用基底材料在化学反应腔室中的连续运动，实现连续镀膜，可以有效的提高效率。如果利用卷对卷技术来提高多步骤化学气相沉积反应的效率，则需要多个反应腔室，但因为反应腔室之间需要设置供基底材料运动的通道，此通道会使得相邻的反应腔室之间的气氛因热扩散而混合，导致实际过程中的反应气体和设定的不一致，基底表面并不能得到预期的材料。

因此，如何抑制相邻反应腔之间的反应气体的扩散，使得各个反应腔室能够独立的实现预定的功能，是实现多步骤气象化学沉积连续进行的关键，也是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种化学气相沉积设备，以抑制相邻反应腔体中反应气体的扩散，从而实现多步骤化学气相沉积反应过程的连续进行。

为实现上述目的，本发明提供一种化学气相沉积设备，包括基底存放腔室、样品收集腔室、反应腔室、过渡腔室及将基底料带由所述基底存放腔室运送至所述样品收集腔室的物料输送装置，所述基底存放腔室、所述样品收集腔室、所述反应腔室和所述过渡腔室形成密闭的输料通道，所述反应腔室和所述过渡腔室位于所述基底存放腔室和所述样品收集腔室之间，且所述反应腔室至少为两个，相邻两个所述反应腔室通过所述过渡腔室间隔；

所述物料输送装置包括位于所述基底存放腔室的第一卷绕传送装置及位于所述样品收集腔室的第二卷绕传送装置。

优选地，所述过渡腔室包括沿基底运动方向间隔布置的通气腔和抽气腔，所述通气腔设有通气进口，所述抽气腔设有气体出口。

优选地，所述过渡腔室包括腔室主体，且所述腔室主体通过间隔装置形成所述通气腔和所述抽气腔或；

所述通气腔和所述抽气腔为相互独立设置的装置

优选地，所述通气腔和所述抽气腔之间设有隔热装置。

优选地，所述过渡腔室还包括气体流量控制装置，所述气体流量控制装置与所述通气腔连接。

优选地，所述过渡腔室还包括抽气装置，所述抽气装置与所述抽气腔连接。

优选地，还包括用于支撑基底料带的基底支撑装置，所述基底支撑装置位于所述输料通道内。

优选地，沿基底运动方向，所述反应腔室的长度与所对应的特定反应步骤所需时间成正比。

优选地，所述基底存放腔室、所述样品收集腔室、所述反应腔室、所述过渡腔室为一个腔室通过间隔装置形成。

优选地，所述第一卷绕传送装置包括第一驱动电机及与所述第一驱动电机的输出轴连接的第一转动辊；所述第二卷绕传送装置包括第二驱动电机及与所述第二驱动电机的输出轴连接的第二转动辊。

在上述技术方案中，本发明提供的化学气相沉积设备包括基底存放腔室、样品收集腔室、反应腔室、过渡腔室及将基底料带由基底存放腔室运送至样品收集腔室的物料输送装置，基底存放腔室、样品收集腔室、反应腔室和过渡腔室形成密闭的输料通道，反应腔室和过渡腔室位于基底存放腔室和样品收集腔室之间，且反应腔室至少为两个，相邻两个反应腔室通过所述过渡腔室间隔。物料输送装置包括位于所述基底存放腔室的第一卷绕传送装置及位于样品收集腔室的第二卷绕传送装置。在进行物料制备时，物料输送装置将物料由基底存放腔室输送至反应腔室进行反应，相邻两个反应腔室内气体通过过渡腔室间隔，在物料输送装置的带动下，在输料通道内将完成各个反应的基底运送至样品收集腔室。

通过上述描述可知，在本发明提供的化学气相沉积设备中，通过物料输送装置带动物料在输料通道内依次经过各个反应腔室，且相邻两个反应腔室之间设有过渡腔室，避免不同反应腔室内气体相互干扰，因此，本申请提供的化学气相沉积设备有效地抑制相邻反应腔之间的反应气体的扩散，使得各个反应腔室能够独立的实现预定的功能。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的一种化学气相沉积设备的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的另一种化学气相沉积设备的结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的一种过渡腔室的结构示意图；

图4为本发明实施例所提供的另一种过渡腔室的结构示意图。

其中图1-4中：1-基底存放腔室、2-反应腔室、3-过渡腔室、31-通气腔、32-抽气腔、33-气体流量控制装置、34-抽气装置、35-过渡间隔板、4-样品收集腔室、5-第一卷绕传送装置、6-第二卷绕传送装置、7-间隔装置。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种化学气相沉积设备，以抑制相邻反应腔体中反应气体的扩散，从而实现多步骤化学气相沉积反应过程的连续进行。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图4，在一种具体实施方式中，本发明具体实施例提供的化学气相沉积设备包括基底存放腔室1、样品收集腔室4、反应腔室2、过渡腔室3及将基底料带由基底存放腔室1运送至样品收集腔室4的物料输送装置，基底存放腔室1、样品收集腔室4、反应腔室2、过渡腔室3可以为相互独立的腔室。基底存放腔室1、样品收集腔室4、反应腔室2和过渡腔室3形成密闭的输料通道，为了避免气体相互干扰，优选，输料通道的形状为狭缝，宽度大于条带状基底材料的宽度，狭缝的高度为0.1厘米至10厘米，优选为0.5厘米至2厘米。

物料输送装置包括位于基底存放腔室1的第一卷绕传送装置5及位于所述样品收集腔室4的第二卷绕传送装置6。为了便于传送基底，优选，第一卷绕传送装置5包括第一驱动电机及与第一驱动电机的输出轴连接的第一转动辊；第二卷绕传送装置6包括第二驱动电机及与第二驱动电机的输出轴连接的第二转动辊。

反应腔室2和过渡腔室3位于基底存放腔室1和样品收集腔室4之间，且反应腔室2至少为两个，相邻两个反应腔室2通过过渡腔室3间隔，沿基底运输方向，最前方的反应腔室2与样品收集腔室4连接，最后方的反应腔室2与基底存放腔室1连接。当反应腔室2为两个时，即第一反应腔室和第二反应腔室，其中第一反应腔室和第二反应腔室之间通过过渡腔室3间隔。反应腔室2的个数与具体的多步骤化学气相沉积过程的步骤数相同，每个反应腔室2对应一个特定的反应步骤。每一个反应腔室2对应着多步骤化学气相沉积过程的一个反应步骤，其中的多步骤化学气相沉积过程的每一个步骤可以是一个化学气相沉积反应，也可以是一个非化学气相沉积的过程。

具体的，过渡腔室3包括沿基底运动方向间隔布置的通气腔31和抽气腔32，通气腔31设有通气进口，抽气腔32设有气体出口。具体的，过渡腔室3包括腔室主体，且腔室主体通过间隔装置35形成通气腔31和抽气腔32，操作简单，便于工作人员加工化学气相沉积设备。当然，通气腔31和抽气腔32为相互独立设置的装置。沿基底运动方向，通气腔31和抽气腔32间隔布置，通气腔31设有通气进口，抽气腔32设有气体出口。通气腔31为1～5个，抽气腔32为1～5个。

基底存放腔室1上设有可密封的舱门，用于在生长前将基底材料放置于设备内合适的位置。样品收集腔上设有可密封的舱门，用于将生长后样品取出。

反应腔室2设有物理气相沉积系统或者化学气相沉积系统中的一种或二种以上的组合，可以对基底预处理或者沉积所需薄膜。其中，物理沉积系统包括但不限于：热蒸镀系统、电子束沉积系统、溅射沉积系统、离子束沉积系统、激光沉积系统、离子注入系统。化学气相沉积系统具体可以包括气体连接装置和加热装置。其中，加热装置可以采用电加热、红外加热、激光加热等方式中的一种或者二种及以上的组合。化学沉积系统还可以根据需要设有等离子体辅助沉积系统、微波等离子体辅助沉积系统等中的一种或者二种以上的组合。

在进行基底制备时，基底为条带状，两端分别连接于第一卷绕传送装置5和第二卷绕传送装置6，将所需基底至于基底存放腔室1中后，关闭基底存放腔室1的所有舱门，然后调节反应腔室2使其达到所需的沉积条件，如温度和气体流量等。在过渡腔室3中通气腔31通入气体，通入的气体种类根据特定的步骤化学气相沉积来决定，一般可以采用氩气、氢气、氮气等惰性气体一种或两种以上的组合，优选为氩气。通入的气体流量可以通过试验来获得最佳值。通过过渡腔室3中抽气腔32进行抽气。在第一传动装置和第二传动装置的作用下，随着第一转动辊和第二转动辊转动，基底材料依次通过反应腔室2和过渡腔室3，最终卷绕于样品收集腔室4中的第二转动辊上。即基底依次通过反应腔室2、过渡腔室3完成各个反应步骤后得到需的样品，收集于样品收集腔室4中的第二传动装置上，完成整个多步骤化学气相沉积过程。

通过上述描述可知，在本发明具体实施例所提供的化学气相沉积设备中，通过物料输送装置带动物料在输料通道内依次经过各个反应腔室2，且相邻两个反应腔室2之间设有过渡腔室3，避免不同反应腔室2内气体相互干扰，因此，本申请提供的化学气相沉积设备有效地抑制相邻反应腔之间的反应气体的扩散，使得各个反应腔室能够独立的实现预定的功能。

进一步，通气腔31和抽气腔32之间或通气室和抽气室之间设有隔热装置。

当基底存放腔室1、样品收集腔室4、反应腔室2、过渡腔室3为一个腔室通过间隔装置7形成。优选，基底存放腔室1和反应腔室2之间、反应腔室2和过渡腔室3之间及反应腔室2与样品收集腔室4之间也设有隔热装置。

更进一步，过渡腔室3还包括气体流量控制装置33，气体流量控制装置33与通气腔31连接。

为了提高隔绝效果，优选，过渡腔室3还包括抽气装置34，抽气装置34与抽气腔32连接。

优选的，该化学气相沉积设备还包括用于支撑基底料带的基底支撑装置，基底支撑装置位于输料通道内。

为了实现多步骤化学气相沉积的连续进行，且能够实现预定的功能，沿基底运动方向，反应腔室2的长度与所对应的特定反应步骤所需时间成正比。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。