本發(fā)明涉及薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種化學(xué)氣相沉積設(shè)備。

背景技術(shù)：

化學(xué)氣相沉積技術(shù)是指利用氣相中發(fā)生的化學(xué)過程，在基底材料表面形成其具有功能性或裝飾性的其它材料。目前，化學(xué)氣相沉積技術(shù)在制備石墨烯、過渡金屬硫化物、硅烯、鍺烯或氮化硼材料領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

在基底表面用化學(xué)氣相沉積技術(shù)制備材料時，具體反應(yīng)過程往往可以分為多個步驟。如生長前對基底進行預(yù)處理；在復(fù)雜的沉積過程中還需要調(diào)節(jié)反應(yīng)條件，從而調(diào)控材料的生長等。在從一個反應(yīng)步驟進入下一個反應(yīng)步驟中，一般需要調(diào)節(jié)反應(yīng)條件，如溫度、反應(yīng)氣源等。如果涉及溫度的改變，則一般通過調(diào)節(jié)化學(xué)氣相沉積設(shè)備的加熱功率來實現(xiàn)。如果涉及反應(yīng)氣體的改變，其調(diào)節(jié)過程一般是停止原氣體供給，反應(yīng)腔體內(nèi)抽真空，然后通入新的反應(yīng)氣體。對于傳統(tǒng)的氣相沉積設(shè)備，在進行多步驟的化學(xué)氣相沉積反應(yīng)時，反應(yīng)步驟間的切換需要通過人為操作實現(xiàn)，此過程耗時較多，導(dǎo)致工作效率較低，且不能實現(xiàn)連續(xù)的材料制備，極大的降低了生產(chǎn)效率

而卷對卷技術(shù)利用基底材料在化學(xué)反應(yīng)腔室中的連續(xù)運動，實現(xiàn)連續(xù)鍍膜，可以有效的提高效率。如果利用卷對卷技術(shù)來提高多步驟化學(xué)氣相沉積反應(yīng)的效率，則需要多個反應(yīng)腔室，但因為反應(yīng)腔室之間需要設(shè)置供基底材料運動的通道，此通道會使得相鄰的反應(yīng)腔室之間的氣氛因熱擴散而混合，導(dǎo)致實際過程中的反應(yīng)氣體和設(shè)定的不一致，基底表面并不能得到預(yù)期的材料。

因此，如何抑制相鄰反應(yīng)腔之間的反應(yīng)氣體的擴散，使得各個反應(yīng)腔室能夠獨立的實現(xiàn)預(yù)定的功能，是實現(xiàn)多步驟氣象化學(xué)沉積連續(xù)進行的關(guān)鍵，也是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種化學(xué)氣相沉積設(shè)備，以抑制相鄰反應(yīng)腔體中反應(yīng)氣體的擴散，從而實現(xiàn)多步驟化學(xué)氣相沉積反應(yīng)過程的連續(xù)進行。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種化學(xué)氣相沉積設(shè)備，包括基底存放腔室、樣品收集腔室、反應(yīng)腔室、過渡腔室及將基底料帶由所述基底存放腔室運送至所述樣品收集腔室的物料輸送裝置，所述基底存放腔室、所述樣品收集腔室、所述反應(yīng)腔室和所述過渡腔室形成密閉的輸料通道，所述反應(yīng)腔室和所述過渡腔室位于所述基底存放腔室和所述樣品收集腔室之間，且所述反應(yīng)腔室至少為兩個，相鄰兩個所述反應(yīng)腔室通過所述過渡腔室間隔；

所述物料輸送裝置包括位于所述基底存放腔室的第一卷繞傳送裝置及位于所述樣品收集腔室的第二卷繞傳送裝置。

優(yōu)選地，所述過渡腔室包括沿基底運動方向間隔布置的通氣腔和抽氣腔，所述通氣腔設(shè)有通氣進口，所述抽氣腔設(shè)有氣體出口。

優(yōu)選地，所述過渡腔室包括腔室主體，且所述腔室主體通過間隔裝置形成所述通氣腔和所述抽氣腔或；

所述通氣腔和所述抽氣腔為相互獨立設(shè)置的裝置

優(yōu)選地，所述通氣腔和所述抽氣腔之間設(shè)有隔熱裝置。

優(yōu)選地，所述過渡腔室還包括氣體流量控制裝置，所述氣體流量控制裝置與所述通氣腔連接。

優(yōu)選地，所述過渡腔室還包括抽氣裝置，所述抽氣裝置與所述抽氣腔連接。

優(yōu)選地，還包括用于支撐基底料帶的基底支撐裝置，所述基底支撐裝置位于所述輸料通道內(nèi)。

優(yōu)選地，沿基底運動方向，所述反應(yīng)腔室的長度與所對應(yīng)的特定反應(yīng)步驟所需時間成正比。

優(yōu)選地，所述基底存放腔室、所述樣品收集腔室、所述反應(yīng)腔室、所述過渡腔室為一個腔室通過間隔裝置形成。

優(yōu)選地，所述第一卷繞傳送裝置包括第一驅(qū)動電機及與所述第一驅(qū)動電機的輸出軸連接的第一轉(zhuǎn)動輥；所述第二卷繞傳送裝置包括第二驅(qū)動電機及與所述第二驅(qū)動電機的輸出軸連接的第二轉(zhuǎn)動輥。

在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明提供的化學(xué)氣相沉積設(shè)備包括基底存放腔室、樣品收集腔室、反應(yīng)腔室、過渡腔室及將基底料帶由基底存放腔室運送至樣品收集腔室的物料輸送裝置，基底存放腔室、樣品收集腔室、反應(yīng)腔室和過渡腔室形成密閉的輸料通道，反應(yīng)腔室和過渡腔室位于基底存放腔室和樣品收集腔室之間，且反應(yīng)腔室至少為兩個，相鄰兩個反應(yīng)腔室通過所述過渡腔室間隔。物料輸送裝置包括位于所述基底存放腔室的第一卷繞傳送裝置及位于樣品收集腔室的第二卷繞傳送裝置。在進行物料制備時，物料輸送裝置將物料由基底存放腔室輸送至反應(yīng)腔室進行反應(yīng)，相鄰兩個反應(yīng)腔室內(nèi)氣體通過過渡腔室間隔，在物料輸送裝置的帶動下，在輸料通道內(nèi)將完成各個反應(yīng)的基底運送至樣品收集腔室。

通過上述描述可知，在本發(fā)明提供的化學(xué)氣相沉積設(shè)備中，通過物料輸送裝置帶動物料在輸料通道內(nèi)依次經(jīng)過各個反應(yīng)腔室，且相鄰兩個反應(yīng)腔室之間設(shè)有過渡腔室，避免不同反應(yīng)腔室內(nèi)氣體相互干擾，因此，本申請?zhí)峁┑幕瘜W(xué)氣相沉積設(shè)備有效地抑制相鄰反應(yīng)腔之間的反應(yīng)氣體的擴散，使得各個反應(yīng)腔室能夠獨立的實現(xiàn)預(yù)定的功能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例所提供的一種化學(xué)氣相沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例所提供的另一種化學(xué)氣相沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例所提供的一種過渡腔室的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例所提供的另一種過渡腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中圖1-4中：1-基底存放腔室、2-反應(yīng)腔室、3-過渡腔室、31-通氣腔、32-抽氣腔、33-氣體流量控制裝置、34-抽氣裝置、35-過渡間隔板、4-樣品收集腔室、5-第一卷繞傳送裝置、6-第二卷繞傳送裝置、7-間隔裝置。

具體實施方式

本發(fā)明的核心是提供一種化學(xué)氣相沉積設(shè)備，以抑制相鄰反應(yīng)腔體中反應(yīng)氣體的擴散，從而實現(xiàn)多步驟化學(xué)氣相沉積反應(yīng)過程的連續(xù)進行。

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。

請參考圖1至圖4，在一種具體實施方式中，本發(fā)明具體實施例提供的化學(xué)氣相沉積設(shè)備包括基底存放腔室1、樣品收集腔室4、反應(yīng)腔室2、過渡腔室3及將基底料帶由基底存放腔室1運送至樣品收集腔室4的物料輸送裝置，基底存放腔室1、樣品收集腔室4、反應(yīng)腔室2、過渡腔室3可以為相互獨立的腔室?；状娣徘皇?、樣品收集腔室4、反應(yīng)腔室2和過渡腔室3形成密閉的輸料通道，為了避免氣體相互干擾，優(yōu)選，輸料通道的形狀為狹縫，寬度大于條帶狀基底材料的寬度，狹縫的高度為0.1厘米至10厘米，優(yōu)選為0.5厘米至2厘米。

物料輸送裝置包括位于基底存放腔室1的第一卷繞傳送裝置5及位于所述樣品收集腔室4的第二卷繞傳送裝置6。為了便于傳送基底，優(yōu)選，第一卷繞傳送裝置5包括第一驅(qū)動電機及與第一驅(qū)動電機的輸出軸連接的第一轉(zhuǎn)動輥；第二卷繞傳送裝置6包括第二驅(qū)動電機及與第二驅(qū)動電機的輸出軸連接的第二轉(zhuǎn)動輥。

反應(yīng)腔室2和過渡腔室3位于基底存放腔室1和樣品收集腔室4之間，且反應(yīng)腔室2至少為兩個，相鄰兩個反應(yīng)腔室2通過過渡腔室3間隔，沿基底運輸方向，最前方的反應(yīng)腔室2與樣品收集腔室4連接，最后方的反應(yīng)腔室2與基底存放腔室1連接。當(dāng)反應(yīng)腔室2為兩個時，即第一反應(yīng)腔室和第二反應(yīng)腔室，其中第一反應(yīng)腔室和第二反應(yīng)腔室之間通過過渡腔室3間隔。反應(yīng)腔室2的個數(shù)與具體的多步驟化學(xué)氣相沉積過程的步驟數(shù)相同，每個反應(yīng)腔室2對應(yīng)一個特定的反應(yīng)步驟。每一個反應(yīng)腔室2對應(yīng)著多步驟化學(xué)氣相沉積過程的一個反應(yīng)步驟，其中的多步驟化學(xué)氣相沉積過程的每一個步驟可以是一個化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，也可以是一個非化學(xué)氣相沉積的過程。

具體的，過渡腔室3包括沿基底運動方向間隔布置的通氣腔31和抽氣腔32，通氣腔31設(shè)有通氣進口，抽氣腔32設(shè)有氣體出口。具體的，過渡腔室3包括腔室主體，且腔室主體通過間隔裝置35形成通氣腔31和抽氣腔32，操作簡單，便于工作人員加工化學(xué)氣相沉積設(shè)備。當(dāng)然，通氣腔31和抽氣腔32為相互獨立設(shè)置的裝置。沿基底運動方向，通氣腔31和抽氣腔32間隔布置，通氣腔31設(shè)有通氣進口，抽氣腔32設(shè)有氣體出口。通氣腔31為1～5個，抽氣腔32為1～5個。

基底存放腔室1上設(shè)有可密封的艙門，用于在生長前將基底材料放置于設(shè)備內(nèi)合適的位置。樣品收集腔上設(shè)有可密封的艙門，用于將生長后樣品取出。

反應(yīng)腔室2設(shè)有物理氣相沉積系統(tǒng)或者化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)中的一種或二種以上的組合，可以對基底預(yù)處理或者沉積所需薄膜。其中，物理沉積系統(tǒng)包括但不限于：熱蒸鍍系統(tǒng)、電子束沉積系統(tǒng)、濺射沉積系統(tǒng)、離子束沉積系統(tǒng)、激光沉積系統(tǒng)、離子注入系統(tǒng)。化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)具體可以包括氣體連接裝置和加熱裝置。其中，加熱裝置可以采用電加熱、紅外加熱、激光加熱等方式中的一種或者二種及以上的組合。化學(xué)沉積系統(tǒng)還可以根據(jù)需要設(shè)有等離子體輔助沉積系統(tǒng)、微波等離子體輔助沉積系統(tǒng)等中的一種或者二種以上的組合。

在進行基底制備時，基底為條帶狀，兩端分別連接于第一卷繞傳送裝置5和第二卷繞傳送裝置6，將所需基底至于基底存放腔室1中后，關(guān)閉基底存放腔室1的所有艙門，然后調(diào)節(jié)反應(yīng)腔室2使其達到所需的沉積條件，如溫度和氣體流量等。在過渡腔室3中通氣腔31通入氣體，通入的氣體種類根據(jù)特定的步驟化學(xué)氣相沉積來決定，一般可以采用氬氣、氫氣、氮氣等惰性氣體一種或兩種以上的組合，優(yōu)選為氬氣。通入的氣體流量可以通過試驗來獲得最佳值。通過過渡腔室3中抽氣腔32進行抽氣。在第一傳動裝置和第二傳動裝置的作用下，隨著第一轉(zhuǎn)動輥和第二轉(zhuǎn)動輥轉(zhuǎn)動，基底材料依次通過反應(yīng)腔室2和過渡腔室3，最終卷繞于樣品收集腔室4中的第二轉(zhuǎn)動輥上。即基底依次通過反應(yīng)腔室2、過渡腔室3完成各個反應(yīng)步驟后得到需的樣品，收集于樣品收集腔室4中的第二傳動裝置上，完成整個多步驟化學(xué)氣相沉積過程。

通過上述描述可知，在本發(fā)明具體實施例所提供的化學(xué)氣相沉積設(shè)備中，通過物料輸送裝置帶動物料在輸料通道內(nèi)依次經(jīng)過各個反應(yīng)腔室2，且相鄰兩個反應(yīng)腔室2之間設(shè)有過渡腔室3，避免不同反應(yīng)腔室2內(nèi)氣體相互干擾，因此，本申請?zhí)峁┑幕瘜W(xué)氣相沉積設(shè)備有效地抑制相鄰反應(yīng)腔之間的反應(yīng)氣體的擴散，使得各個反應(yīng)腔室能夠獨立的實現(xiàn)預(yù)定的功能。

進一步，通氣腔31和抽氣腔32之間或通氣室和抽氣室之間設(shè)有隔熱裝置。

當(dāng)基底存放腔室1、樣品收集腔室4、反應(yīng)腔室2、過渡腔室3為一個腔室通過間隔裝置7形成。優(yōu)選，基底存放腔室1和反應(yīng)腔室2之間、反應(yīng)腔室2和過渡腔室3之間及反應(yīng)腔室2與樣品收集腔室4之間也設(shè)有隔熱裝置。

更進一步，過渡腔室3還包括氣體流量控制裝置33，氣體流量控制裝置33與通氣腔31連接。

為了提高隔絕效果，優(yōu)選，過渡腔室3還包括抽氣裝置34，抽氣裝置34與抽氣腔32連接。

優(yōu)選的，該化學(xué)氣相沉積設(shè)備還包括用于支撐基底料帶的基底支撐裝置，基底支撐裝置位于輸料通道內(nèi)。

為了實現(xiàn)多步驟化學(xué)氣相沉積的連續(xù)進行，且能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定的功能，沿基底運動方向，反應(yīng)腔室2的長度與所對應(yīng)的特定反應(yīng)步驟所需時間成正比。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。