一种用于制备高纯碳化硅粉的混料装置和混料机的制作方法

本申请涉及一种用于制备高纯碳化硅粉的混料机，属于半导体材料制备领域。

背景技术：

碳化硅单晶是最重要的第三代半导体材料之一，因其具有禁带宽度大、饱和电子迁移率高、击穿场强大、热导率高等优异性质，而被广泛应用于电力电子、射频器件、光电子器件等领域。高纯碳化硅单晶是制备高频、大功率微波器件的首选材料，但高纯半绝缘碳化硅单晶由于其纯度要求较高，故而单晶制备技术难度大，目前其制备技术仅为少数国家所掌握。高纯半绝缘碳化硅单晶纯度的主要技术难点是高纯碳化硅原料的制备。然而采用多数技术合成的碳化硅粉中杂质含量过高，尤其是氮含量，这会导致在后期使用碳化硅粉生长晶体时氮浓度过高，使得导电性过高，无法用于半绝缘衬底的器件。因此在制备碳化硅粉时控制氮含量成为该领域的重要问题。

为了控制碳化硅粉中的氮含量，专利CN 102701208中提出在碳化硅粉合成时进行Si粉碳粉的混合、高真空预热、惰性气体清洗、高温合成等工序减少氮含量的引入，从而合成高纯碳化硅粉，该方法在高温生长前期的高真空、惰性气体清洗的技术无法将混合之后粉料中埋藏的氮元素完全处理，同时多工序使得生长工艺复杂化。该专利中使用的碳粉硅粉混合的装置在混合碳粉和硅粉时会引入不必要的杂质，增大后期制备高纯碳化硅粉的除杂的难度和复杂性。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本申请提供了一种用于制备高纯碳化硅粉的混料装置和混料机。经该混料装置处理得到的碳粉硅粉混料制得的碳硅粉的纯度高，操作简单，使用方便。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于制备高纯碳化硅粉的混料装置，其特征在于，所述混料装置包括装置本体、顶端部和底端部，所述顶端部位于装置本体顶部，所述底端部位于装置本体底部，所述装置本体包括至少一个气体入口和/或至少一个气体出口，所述顶端部设置有可打开的进料口，所述混料装置可形成密封的体系。

可选地，所述装置本体包括一个气体入口和一个气体出口。

可选地，所述气体出口和所述气体入口位于装置本体的不同高度。

可选地，所述底端部具有底板，所述底板与装置本体活动连接，所述底板为挡板阀。该挡板阀的设置可使得碳粉硅粉混料结束后方便将混料排出混料装置。

进一步地，所述混料装置的底端部的外侧设置有可使得接料桶密封连接的密封圈，在混料结束后可将混料装置直接与接料装置密封连接从而使得混料不与外界空气接触，进而混料不掺入杂质。

可选地，所述顶端部的开口可选自非金属接触的密封圈结构。

可选地，所述气体出口高于所述气体入口；所述气体出口位于装置本体的上部，所述气体入口位于装置本体的下部。进一步地，所述气体入口与所述气体出口位于装置本体的相对面。

作为一种实施方式，所述惰性气体入口高度低于所述碳粉硅粉混料的高度，所述气体出口高度高于所述碳粉硅粉混料的高度，该实施方式可使得所述碳粉硅粉混料充分与惰性气体接触而排出吸附的氮气等杂质。

可选地，所述气体入口为惰性气体入口，所述气体出口为抽真空气体出口。优选地，所述惰性气体为高纯惰性气体。进一步地，所述惰性气体选自氩气、氦气和氖气中的至少一种。

可选地，所述气体入口连接惰性气体提供单元，所述气体出口连接机械泵。进一步地，所述气体出口设置小于10微米的尼龙过滤网以防止碳粉混合硅粉排出桶体外。进一步地，所述气体出口设置小于5微米的尼龙过滤网以防止碳粉混合硅粉排出桶体外。

可选地，所述装置本体内径大于所述顶端部和/或所述底端部的内径，所述装置本体为桶状或圆柱状。

可选地，所述混料装置内部安装有搅拌装置。该搅拌装置与外部电机连接，电机为搅拌装置提供动能从而带动搅拌装置转动搅拌混合碳粉硅粉混料。

根据本申请的另一方面，提供了一种混料机，其特征在于，包括上述任一项所述的混料装置。

可选地，所述的混料机，还包括振摇装置，该振摇装置可带动所述混料装置在三维空间移动。进一步地，所述振摇装置可使得混料装置做往复水平运动、往复竖直运动和旋转运动中的至少一种。

本申请的有益效果包括但不限于：

1)本申请的用于制备高纯碳化硅粉的混料装置结构简单，使用该混料装置进行高纯碳化硅粉的混匀处理操作方便，除杂效果好，进而使得制备的碳化硅粉纯度高，技术成本和资金成本低。

2)本申请的用于制备高纯碳化硅粉的混料机可使得碳粉和硅粉在混合前先抽真空，然后在惰性气体氛围下混合，更有利于杂质的去除。

附图说明

图1为本申请的实施例中涉及的制备高纯碳化硅粉的混料装置。

具体实施方式

下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

参考图1，本申请的实施例公开了一种用于制备高纯碳化硅粉的混料装置1，混料装置1包括装置本体6、顶端部7和底端部8，顶端部8位于装置本体6顶部，底端部8位于装置本体1底部，装置本体6具有一个惰性气体入口5和一个抽真空气体出口4。

进一步地，装置本体6内径大于7顶端部和8顶端部的内径，装置本体6为圆柱状。

作为一种实施方式，抽真空气体出口4高于惰性气体入口5，抽真空气体出口4位于装置本体6上部，惰性气体入口5位于装置本体6的下部，惰性气体入口5与抽真空气体出口4位于装置本体6的相对面。

作为一种实施方式，抽真空气体出口4连接机械泵，高纯惰性气体入口5连接高纯惰性气体储存罐。所述气体出口设置为小于10微米的尼龙过滤网以防止碳粉混合硅粉排出桶体外。

进一步地，底端部8具有底板3，底板3与装置本体6活动连接，底板3可为挡板阀。

作为一种实施方式，所述高纯惰性气体入口5高度低于碳粉硅粉混料2的高度，抽真空气体出口8高度高于碳粉硅粉混料2的高度。该实施方式可使得碳粉硅粉混料2充分与惰性气体接触而排出吸附的氮气等杂质。

进一步地，所述混料装置的底端部的外侧设置有可使得接料桶密封连接的的密封圈，在混料结束后可将混料直接与接料装置连接从而使得所述混料不与外界空气接触，而混料中不掺入杂质。

进一步地，混料装置1外部安装有振摇装置，该振摇装置包括电机、移动轴和固定部，固定部设置在移动轴的末端，固定部与混料装置可拆卸连接，电机提供动力使得移动轴移动，从而带动固定部和混料装置移动。移动可以为转轴，使得混料装置转动。作为一种实施方式，所述电机功率为1.1KW，所述转轴转速为17rpm。

本实施例的制备高纯碳化硅粉的混料机的使用方式为：将碳粉和硅粉从顶端部7的开口置于混料装置1后、使用机械泵从抽真空气体出口4抽真空，之后从惰性气体入口5充入惰性气体如氩气、搅拌混合，即得到碳粉硅粉混料2，打开底端部8的挡板阀，将碳粉硅粉混料2从混料装置1中排除。

以上所述，仅为本申请的实施例而已，本申请的保护范围并不受这些具体实施例的限制，而是由本申请的权利要求书来确定。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的技术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。