CN109536916A - 一种可以自由升降的真空气氛淬火cvd***及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可以自由升降的真空气氛淬火CVD***及其工作方法，该***包括安装壳体、升降调节机构、加热机构、淬火淀积机构，加热机构、淬火淀积机构设于安装壳体的内壁处，升降调节机构包括升降托台、升降调节器、自动升降台、升降杆；加热机构包括加热器、防对流塞、石英腔体；淬火淀积机构包括进气腔体、进气阀门、进气口，进气腔体的顶部通过法兰与加热器密封连接。该***在不破坏腔体环境的情况下可以将器件移动至另外一个温度区域实现不同薄膜的生长，把淬火装置和CVD复合膜制备有效的结合在一起。该***结构简单，操作方便，在不需要降温相变的情况即可实现CVD薄膜生长，降低工艺时间的同时提高了器件质量。

Description

一种可以自由升降的真空气氛淬火CVD***及其工作方法
技术领域
本发明涉及金属复合纳米材料设备领域，具体涉及一种可以自由升降的真空气氛淬火CVD***及其工作方法。
背景技术
现阶段关于金属复合纳米材料制备工艺的报道较少，然而随着纳米材料技术高速发展，金属纳米复合材料由于具备的优良特性性质，得到了越来越广泛的应用。目前的制备工艺都是在金属淬火炉内把金属材料处理完，冷却后拿出，再放入CVD设备里外延与纳米材料复合。
其中，CVD是指高温气相淀积，把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸汽及反应所需其他气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。在处理过程中，首先淬火完成的金属材料金相固定，拿出后无法保证表面干净程度，再次附着后存在分子间结合力弱、膨胀系数等问题，决定了多次使用后会脱落或者分离，表面不干净并产生杂质，影响材料质量，从而无法制备出高质量的金属复合材料。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种可以自由升降的真空气氛淬火CVD***及其工作方法，该***结构简单，操作方便，有效的解决了金属同位复合膜制备过程中存在的问题；该***在不需要降温相变的情况即可实现CVD薄膜生长，降低工艺时间的同时提高器件质量，在不破坏腔体环境的情况下可以将器件移动至另外一个温度区域实现不同薄膜的生长，把淬火装置和CVD复合膜制备有效的结合在一起。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种可以自由升降的真空气氛淬火CVD***，包括安装壳体、升降调节机构、加热机构、淬火淀积机构，加热机构、淬火淀积机构设于安装壳体的内壁处，所述升降调节机构包括升降托台、升降调节器、自动升降台、升降杆，自动升降台呈长方体状，升降调节器与升降杆同轴设置，升降杆的一端与升降托台固定连接，另一端与自动升降台固定连接；
所述加热机构包括加热器、防对流塞、石英腔体，加热器具有一圆柱形中空腔体，石英腔体与加热器圆柱形中空腔体的顶部密封连接，防对流塞设于圆柱中空腔体内且其顶部与石英腔体的底部连接；
所述淬火淀积机构包括进气腔体、进气阀门、进气口，进气腔体的顶部通过法兰与加热器密封连接，进气阀门与进气口分别设于进气腔体的外壁且与进气腔体内的空腔连通；
所述安装壳体包括一竖直设置的外壳主体和一支撑底座，外壳主体的内壁设有升降滑轨，所述自动升降台宽度方向一侧的壁部与升降滑轨滑动连接，支撑底座设于外壳主体的底部，支撑底座的底部设有支撑脚；所述外壳主体的侧壁设有主控制器与气体控制器。
作为本发明进一步的方案，所述所述石英腔体的顶部设有排气口。
作为本发明进一步的方案，所述进气腔体的底部同轴设置有密封法兰。
作为本发明进一步的方案，所述进气腔体的外部连接有压力传感器。
本发明还提供了一种可以自由升降的真空气氛淬火CVD***的工作方法，包括以下步骤：
1)先把要处理的样品器件1Cr17Ni2不锈钢放到升降托台的上表面，然后启动自动升降台，将样品器件上升至进气腔***置，然后通过排气口抽真空，主控制器控制加热器加热到950-1050℃，实现淬火工艺；
2)在达到淬火工艺效果时，进气阀门通入SiH4、H2、N2三种气源，气源通过裂解后沉积在样件表面，由于金属材料处于高位状态，分子间结合力强；
3)若需要再沉积另外一种薄膜，关闭进气阀门，切断SiH4气源，将样品升至加热器腔体内，打开进气口，通入另外一种气源CH4裂解沉积在样品上，实现多种复合膜。
本发明的有益效果：
1、本发明的真空气氛淬火CVD***，结构简单，操作方便，有效的解决金属同位复合膜制备；在不需要降温相变的情况下实现CVD薄膜生长，降低工艺时间的同时提高器件质量，在不破坏腔体环境的情况下可以将器件移动至另外一个温度区域实现不同薄膜的生长，把淬火装置和CVD复合膜制备有效的结合在一起。
2、升降调节机构中，通过自动升降台在升降滑轨上的上下滑动，配合升降调节器带动升降杆的上下移动，可以自由调节升降托台的升降，使得放置在升降托台上的样品器件可以在进气腔体和加热器的腔体内上下升降，实现在加热器内部不同加热区域实现不同的薄膜复合。
3、淬火沉积机构中，进气腔体的顶部与加热器密封连接，底部同轴设置有密封法兰，保障了金属材料加热淬火、薄膜复合过程中的密封性，同时配合压力传感器的压力监测，以及排气口的排气，进气阀门与进气口通入的不同气源，保障了淬火、加热复合过程中的安全性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明可以自由升降的真空气氛淬火CVD***的左视图，其中虚线表示升降托台和升降杆的运动轨迹。
图2是本发明可以自由升降的真空气氛淬火CVD***的正视图。
图中：1、进气阀门；2、压力传感器；3、排气口；4、石英腔体；5、防对流塞；6、加热器；7、进气口；8、密封法兰；9、升降托台；10、升降调节器；11、自动升降台；12、主控制器；13、气体主控制器；14、安装壳体；141、外壳主体；142、支撑底座；15、支撑脚；16、升降杆；17、升降滑轨；18、进气腔体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1-2所示，本实施例提供了一种可以自由升降的真空气氛淬火CVD***，包括安装壳体14、升降调节机构、加热机构、淬火淀积机构，加热机构、淬火淀积机构设于安装壳体14的内壁处，安装壳体14包括一竖直设置的外壳主体141和一支撑底座142，支撑底座142设于外壳主体141的底部，支撑底座142的底部设有支撑脚15，外壳主体141的侧壁设有主控制器12与气体控制器13，外壳主体141的内壁设有升降滑轨17。其中，主控制器12采用型号为TPC7062TX的嵌入式一体化触摸屏，气体控制器13采用型号为GMF-3Z的集成化质量流量计。
升降调节机构包括升降托台9、升降调节器10、自动升降台11、升降杆16，自动升降台11呈长方体状，其宽度方向一侧的壁部与升降滑轨17滑动连接，升降调节器10与升降杆16同轴设置，升降杆16的一端与升降托台9固定连接，另一端与自动升降台11固定连接。通过自动升降台11在升降滑轨17上的上下滑动，配合升降调节器10带动升降杆16的上下移动，可以自由调节升降托台9的升降。
加热机构包括加热器6、防对流塞5、石英腔体4，加热器6具有一圆柱形中空腔体，石英腔体4与加热器6圆柱形中空腔体的顶部密封连接，防对流塞5设于圆柱中空腔体内且其顶部与石英腔体4的底部连接，所述石英腔体4的顶部设有排气口3。其中，加热器6的内部炉膛由上至下设有格挡，将加热器的炉膛划分为不同的温度区域。
淬火淀积机构包括进气腔体18、进气阀门1、进气口7，进气腔体18的顶部通过法兰与加热器6密封连接，进气腔体18的底部同轴设置有密封法兰8，进气阀门1与进气口7分别设于进气腔体18的外壁且与进气腔体18内的空腔连通。升降托台9能够在进气腔体18和加热器6的腔体内上下升降，进气腔体18的外部连接有压力传感器2。
该真空气氛淬火CVD***的工作方法如下：
1)先把要处理的样品器件1Cr17Ni2不锈钢放到升降托台9的上表面，然后启动自动升降台11，将样品器件上升至进气腔体18位置，然后通过排气口3抽真空，主控制器12控制加热器6加热到950-1050℃，实现淬火工艺；
2)在达到淬火工艺效果时，进气阀门1通入SiH4、H2、N2三种气源，气源通过裂解后沉积在样件表面，由于金属材料处于高位状态，分子间结合力强；
3)若需要再沉积另外一种薄膜，关闭进气阀门1，切断SiH4气源，将样品升至加热器6腔体内，打开进气口7，通入另外一种气源CH4裂解沉积在样品上，实现多种复合膜。
该***控制简单，操作方便，有效的解决金属同位复合膜制备，降低工艺时间的同时提高了器件质量，将淬火装置和CVD复合膜制备有效的结合在一起。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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发明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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种可以自由升降的真空气氛淬火CVD***，包括安装壳体(14)、升降调节机构、加热机构、淬火淀积机构，加热机构、淬火淀积机构设于安装壳体(14)的内壁处，其特征在于，所述升降调节机构包括升降托台(9)、升降调节器(10)、自动升降台(11)、升降杆(16)，自动升降台(11)呈长方体状，升降调节器(10)与升降杆(16)同轴设置，升降杆(16)的一端与升降托台(9)固定连接，另一端与自动升降台(11)固定连接；
所述加热机构包括加热器(6)、防对流塞(5)、石英腔体(4)，加热器(6)具有一圆柱形中空腔体，石英腔体(4)与加热器(6)圆柱形中空腔体的顶部密封连接，防对流塞(5)设于圆柱中空腔体内且其顶部与石英腔体(4)的底部连接；
所述淬火淀积机构包括进气腔体(18)、进气阀门(1)、进气口(7)，进气腔体(18)的顶部通过法兰与加热器(6)密封连接，进气阀门(1)与进气口(7)分别设于进气腔体(18)的外壁且与进气腔体(18)内的空腔连通；
所述安装壳体(14)包括一竖直设置的外壳主体(141)和一支撑底座(142)，外壳主体(141)的内壁设有升降滑轨(17)，所述自动升降台(11)宽度方向一侧的壁部与升降滑轨(17)滑动连接，支撑底座(142)设于外壳主体(141)的底部，支撑底座(142)的底部设有支撑脚(15)；所述外壳主体(141)的侧壁设有主控制器(12)与气体控制器(13)。
2.根据权利要求1所述的可以自由升降的真空气氛淬火CVD***，其特征在于，所述所述石英腔体(4)的顶部设有排气口(3)。
3.根据权利要求1所述的可以自由升降的真空气氛淬火CVD***，其特征在于，所述进气腔体(18)的底部同轴设置有密封法兰(8)。
4.根据权利要求1所述的可以自由升降的真空气氛淬火CVD***，其特征在于，所述进气腔体(18)的外部连接有压力传感器(2)。
5.一种可以自由升降的真空气氛淬火CVD***的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)先把要处理的样品器件1Cr17Ni2不锈钢放到升降托台(9)的上表面，然后启动自动升降台(11)，将样品器件上升至进气腔体(18)位置，然后通过排气口(3)抽真空，主控制器(12)控制加热器(6)加热到950-1050℃，实现淬火工艺；
2)在达到淬火工艺效果时，进气阀门(1)通入SiH4、H2、N2三种气源，气源通过裂解后沉积在样件表面；
3)若需要再沉积另外一种薄膜，关闭进气阀门(1)，切断SiH4气源，将样品升至加热器(6)腔体内，打开进气口(7)，通入另外一种气源CH4裂解沉积在样品上，实现多种复合膜。
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