CN116145107A - 用于原子层沉积金属硫化物的反应残余物循环再利用方法及装置 - Google Patents

用于原子层沉积金属硫化物的反应残余物循环再利用方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种用于原子层沉积金属硫化物的反应残余物循环再利用方法及装置，涉及微纳米制造技术领域，解决了原子层沉积金属硫化物过程中，有害反应残余物的循环再利用问题。本发明包括气动阀V3、冷凝吸收装置、溶解吸收装置Ⅰ、干燥装置Ⅰ、真空泵、气动阀V5、储气装置Ⅰ、气动阀V7、减压阀V11依次连接，组成处理线路Ⅰ，用于回收处理原子层沉积金属硫化物的金属源反应残余物；气动阀V4、溶解吸收装置Ⅱ、干燥装置Ⅱ、真空泵、气动阀V6、储气装置Ⅱ、气动阀V8、减压阀V22依次连接，组成处理线路Ⅱ，用于回收处理原子层沉积金属硫化物的硫化氢源反应残余物。

Description

用于原子层沉积金属硫化物的反应残余物循环再利用方法及 装置
技术领域
本发明涉及微纳米制造技术领域，尤其涉及用于原子层沉积金属硫化物的反应残余物循环再利用方法及装置。
背景技术
层状过渡金属硫化物(二硫化钼、二硫化铌、二硫化钽等)，由于具有优异的机械、电学、光学和催化性能，在加氢脱硫催化、光伏电池、光催化、纳米摩擦、锂电池和干润滑等领域具有重要的应用价值，因此，近年来原子层沉积金属硫化物应用方案，得到了大家广泛的关注和研究。但是，这些研究主要是解决反应沉积工艺和装备问题，而对有害反应残余物的处理，尚缺少合理的装置和方法。
就比如：由于原子层沉积过程是一个不断发生反应的过程，所以会有许多剩余反应物以及发生反应后的残余物需要排出，原子层沉积金属硫化物的反应残余物，由有毒的硫化氢、易腐蚀管路的盐酸、价格昂贵的金属卤化物、载气等成分物质组成。如果这些物质不经过处理，直接排放到大气中，一方面，会严重污染环境，另一方面，由于这些反应残余物价格昂贵，直接排放会造成资源浪费。因此，现有的原子层沉积金属硫化物工艺技术，主要适合于实验室制备，在大规模、产业化生产应用等方面，还需要解决尾气残余物处理的问题。
而现有的尾气残余物处理技术，只能实现单一或部分反应残余物的过滤，而无法实现全部反应残余物的处理和回收再利用。具体来说，传统的尾气残余物处理方案，主要采用过滤冷凝以及吸附装置来实现，比如：在方案[CN110975433A]中，利用活性炭毡过滤器以及冷凝方法，对反应尾气进行处理，但这种回收方法对应的反应物比较单一，无法用于原子层沉积金属硫化的多种混合反应残余物的处理；再比如：在[CN 204684937 U]、[CN201840964 U]等方案中，采用吸附装置将反应残余物进行过滤，这种方案的主要原理是将出气口装有吸附功能的物质，将残余物吸附住，从而减少了反应残余物的排放，然而这种过滤装置的稳定性较差，效率不高，并且无法实现反应物的循环再利用。
因此，如何解决原子层沉积金属硫化物过程中，硫化氢、盐酸、金属卤化物等有害反应残余物的处理，并实现残余物的循环再利用，成为了需要研究的问题。
发明内容
本发明的实施例提供一种用于原子层沉积金属硫化物的反应残余物循环再利用方法及装置，解决了原子层沉积金属硫化物过程中，有害反应残余物的循环再利用问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本发明的实施例提供的方法，包括：
步骤S1，在原子层沉积金属硫化物过程中，当气动阀V1(23)打开，金属源(24)送入反应腔体(2)反应时，在计算机、PLC和电磁换向阀控制下，气动阀V3(5)、气动阀V5(14)开启，气动阀V4(6)、气动阀V6(16)、气动阀V7(4)、气动阀V8(18)关闭，金属源反应残余物金属卤化物、盐酸HCl、载气，进入处理线路Ⅰ，进行回收处理。
步骤S2，金属源反应残余物中，金属卤化物通过冷凝吸收装置(7)，进行冷凝回收，盐酸HCl，通过溶解吸收装置Ⅰ(10)，进行中和吸收，剩余的载气通过干燥装置Ⅰ(11)，进行干燥过滤。
步骤S3，干燥过滤后的载气，经真空泵(13)，存储在储气装置Ⅰ(15)中，进行回收利用。
步骤S4，在原子层沉积金属硫化物过程中，当气动阀V1(23)关闭，气动阀V2(20)打开，硫化氢源(21)送入反应腔体(2)反应时，在计算机、PLC和电磁换向阀控制下，气动阀V3(5)、气动阀V5(14)关闭，气动阀V4(6)、气动阀V6(16)开启，硫化氢源反应残余物硫化氢、盐酸HCl、载气，进入处理线路Ⅱ，进行回收处理。
步骤S5，硫化氢源反应残余物中，盐酸HCl与溶解吸收装置Ⅱ(9)中的溶液，在加热装置(8)加热下，反应生成硫化氢，被过滤吸收掉，剩余的硫化氢和载气，通过干燥装置Ⅱ(12)，进行干燥过滤。
步骤S6，干燥过滤后的硫化氢和载气，经真空泵(13)，存储在储气装置Ⅱ(17)，在后续原子层沉积过程中可以重复利用。
步骤S7，当需要使用储气装置Ⅰ(15)中的载气时，打开气动阀V7(4)，根据原子层沉积过程中金属源路的压力，设置减压阀V11(3)输出压力，将储气装置Ⅰ(15)的载气输送到金属源路中，进行重复利用；当需要使用储气装置Ⅱ(17)中的硫化氢、载气时，根据原子层沉积过程中硫化氢源路的压力，设置减压阀V22(19)输出压力，将储气装置Ⅱ(17)中的硫化氢、载气输送到硫化氢源路中，进行重复利用。
经过上述步骤，原子层沉积金属硫化物的金属源和硫化氢源的反应残余物，分别经过处理线路Ⅰ、Ⅱ，进行绿色回收处理。
第二方面，本发明的实施例提供的装置，包括：
所述装置的组成部分包括：气动阀V3(5)、气动阀V4(6)、气动阀V5(14)、气动阀V6(16)、气动阀V7(4)、气动阀V8(18)、冷凝吸收装置(7)、溶解吸收装置Ⅰ(10)、溶解吸收装置Ⅱ(9)、加热装置(8)、干燥装置Ⅰ(11)、干燥装置Ⅱ(12)、真空泵(13)、储气装置Ⅰ(15)、储气装置Ⅱ(17)、减压阀V11(3)和减压阀V22(19)；
其中，由气动阀V3(5)、冷凝吸收装置(7)、溶解吸收装置Ⅰ(10)、干燥装置Ⅰ(11)、真空泵(13)、气动阀V5(14)、储气装置Ⅰ(15)、气动阀V7(4)、减压阀V11(3)依次通过输气管连接，并组成处理线路Ⅰ；
由气动阀V4(6)、溶解吸收装置Ⅱ(9)、干燥装置Ⅱ(12)、真空泵(13)、气动阀V6(16)、储气装置Ⅱ(17)、气动阀V8(18)、减压阀V22(19)依次通过输气管连接，并组成处理线路Ⅱ；
处理线路Ⅰ的气动阀V3(5)和处理线路Ⅱ的气动阀V4(6)都通过输气管连接反应腔体(2)，反应腔体(2)上安装有PT压力表(1)；
金属源(24)通过气动阀V1(23)连接反应腔体(2)，硫化氢源(21)通过气动阀V2(20)连接反应腔体(2)。
本发明实施例提供的用于原子层沉积金属硫化物的反应残余物循环再利用方法及装置，解决了原子层沉积金属硫化物过程中，有害反应残余物硫化氢、盐酸、金属卤化物等有害反应残余物的循环再利用问题，本实施例的装置结构相对简单便于实现。从而避免了环境污染，同时由于实现了昂贵源的重复利用，大大降低了原子层沉积金属硫化物的成本，可以促进原子层沉积金属硫化物装备和工艺技术的产业化、规模化发展应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1、2为本发明实施例提供的装置结构的示意图；
图3、4为本发明实施例提供的两种可能的方法流程示意图；
图5、6为本发明实施例提供的实际应用中的具体流程示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明实施例提供一种用于原子层沉积金属硫化物的反应残余物循环再利用方法，所述方法包括：在处理线路Ⅰ上进行的步骤S1至步骤S3，和在处理线路Ⅱ上进行的步骤S4至步骤S6；实际应用中，如图3所示的，可以优先执行处理线路Ⅰ上进行的步骤S1至步骤S3，再执行处理线路Ⅱ上进行的步骤S4至步骤S6，即按照步骤S1-S6的顺序依次执行。可选的，也可以如图4所示的，只执行处理线路Ⅰ和处理线路Ⅱ中的其中一路上的流程。
其中，由气动阀V3(5)、冷凝吸收装置(7)、溶解吸收装置Ⅰ(10)、干燥装置Ⅰ(11)、真空泵(13)、气动阀V5(14)、储气装置Ⅰ(15)、气动阀V7(4)、减压阀V11(3)依次通过输气管连接，并组成处理线路Ⅰ；由气动阀V4(6)、溶解吸收装置Ⅱ(9)、干燥装置Ⅱ(12)、真空泵(13)、气动阀V6(16)、储气装置Ⅱ(17)、气动阀V8(18)、减压阀V22(19)依次通过输气管连接，并组成处理线路Ⅱ。气动阀V3(5)、气动阀V4(6)、气动阀V5(14)、气动阀V6(16)、气动阀V7(4)和气动阀V8(18)中都与电磁换向阀连接，如图2所示，电磁换向阀控制多个气动阀的开启/关闭，电磁换向阀连接可编程逻辑控制器PLC。由计算机控制PLC，PLC再控制电磁换向阀控制，根据原子层沉积过程中的工艺时序，进行启闭，以便于原子层沉积金属硫化物的金属源反应残余物和硫化氢源反应残余物，能够分别进入处理线路Ⅰ和Ⅱ进行回收处理。
步骤S1，在原子层沉积金属硫化物过程中，若选择所述处理线路Ⅰ，则气动阀V1(23)打开使得金属源(24)送入反应腔体(2)，在计算机、PLC和电磁换向阀控制下，同时，气动阀V3(5)和气动阀V5(14)开启，并将气动阀V4(6)、气动阀V6(16)、气动阀V7(4)和气动阀V8(18)关闭，使得金属源反应残余物、盐酸HCl和载气进入所述处理线路Ⅰ，进行回收处理；
步骤S2，通过冷凝吸收装置(7)对金属源反应残余物中的金属卤化物进行冷凝回收，通过溶解吸收装置Ⅰ(10)对盐酸HCl进行中和吸收，剩余的载气通过干燥装置Ⅰ(11)进行干燥过滤；
步骤S3，干燥过滤后的载气，经真空泵(13)泵入储气装置Ⅰ(15)中储存，进行回收利用；
步骤S4，若选择所述处理线路Ⅱ，则气动阀V1(23)关闭且气动阀V2(20)打开使得硫化氢源(21)送入反应腔体(2)，在计算机、PLC和电磁换向阀控制下，同时，气动阀V3(5)和气动阀V5(14)关闭，气动阀V4(6)和气动阀V6(16)开启，使得硫化氢源反应残余物、盐酸HCl和载气，进入处理线路Ⅱ，进行回收处理；
步骤S5，盐酸HCl与溶解吸收装置Ⅱ(9)中的溶液，在加热装置(8)加热下，反应生成硫化氢；之后，将硫化氢和载气通过干燥装置Ⅱ(12)进行干燥；
步骤S6，干燥过滤后的硫化氢和载气，经真空泵(13)泵入储气装置Ⅱ(17)进行存储，在后续原子层沉积过程中可以重复利用。
进一步的，当需要使用储气装置Ⅰ(15)中的载气时，打开气动阀V7(4)，根据原子层沉积过程中金属源路的压力，设置减压阀V11(3)输出压力，将储气装置Ⅰ(15)的载气输送到金属源路中，进行重复利用；当需要使用储气装置Ⅱ(17)中的硫化氢和载气时，根据原子层沉积过程中硫化氢源路的压力，设置减压阀V22(19)输出压力，将储气装置Ⅱ(17)中的硫化氢、载气输送到硫化氢源路中，进行重复利用。
优选方案中，在步骤S1中，冷凝吸收装置(7)的温度控制在[50℃，200℃]。
优选方案中，在步骤S5中，加热装置(8)温度控制在[30℃，150℃]。
本实施例在实际应用中，可以用于原子层沉积金属硫化物的反应残余物的绿色处理，结合图1和图2，具体实现的工艺流程如图5所示的，包括：
步骤S101，在原子层沉积金属硫化物过程中，当气动阀V1(23)打开，金属源(24)送入反应腔体(2)反应时，在计算机、PLC和电磁换向阀控制下，气动阀V3(5)、气动阀V5(14)开启，气动阀V4(6)、气动阀V6(16)、气动阀V7(4)、气动阀V8(18)关闭，金属源反应残余物金属卤化物、盐酸HCl、载气，进入处理线路Ⅰ，进行回收处理。
步骤S102，金属源反应残余物中，金属卤化物通过冷凝吸收装置(7)，进行冷凝回收，在后续原子层沉积过程中，可以重复利用，盐酸HCl，通过溶解吸收装置Ⅰ(10)中的NaOH溶液，进行中和吸收，剩余的载气通过干燥装置Ⅰ(11)中的碱石灰，进行干燥过滤。
步骤S103，干燥过滤后的载气，经真空泵(13)，存储在储气装置Ⅰ(15)中，进行回收利用。
步骤S104，在原子层沉积金属硫化物过程中，当气动阀V1(23)关闭，气动阀V2(20)打开，硫化氢源(21)送入反应腔体(2)反应时，在计算机、PLC和电磁换向阀控制下，气动阀V3(5)、气动阀V5(14)关闭，气动阀V4(6)、气动阀V6(16)开启，硫化氢源反应残余物硫化氢、盐酸HCl、载气，进入处理线路Ⅱ，进行回收处理。
步骤S105，硫化氢源反应残余物中，盐酸HCl与溶解吸收装置Ⅱ(9)中的NaS2、NaHS溶液，在加热装置(8)加热下，反应生成硫化氢，被过滤吸收掉，剩余的硫化氢和载气，通过干燥装置Ⅱ(12)中的五氧化二磷，进行干燥过滤。
步骤S106，干燥过滤后的硫化氢和载气，经真空泵(13)，存储在储气装置Ⅱ(17)，在后续原子层沉积过程中可以重复利用。
步骤S107，当需要使用储气装置Ⅰ(15)中的载气时，打开气动阀V7(4)，根据原子层沉积过程中金属源路的压力，设置减压阀V11(3)输出压力，将储气装置Ⅰ(15)的载气输送到金属源路中，进行重复利用；当需要使用储气装置Ⅱ(17)中的硫化氢、载气时，根据原子层沉积过程中硫化氢源路的压力，设置减压阀V22(19)输出压力，将储气装置Ⅱ(17)中的硫化氢、载气输送到硫化氢源路中，进行重复利用。
经过上述步骤，原子层沉积金属硫化物的金属源和硫化氢源的反应残余物，分别经过处理线路Ⅰ、Ⅱ，进行绿色回收处理，一方面，避免了环境污染，另一方面，由于昂贵源的重复利用，大大降低了原子层沉积金属硫化物的成本，可以大规模、产业化生产应用。
本实施例在实际应用中，还可以用于原子层沉积金属硫化物NbS2的反应残余物的绿色处理。具体的，载气采用氮气，金属源采用氯化铌，硫源采用硫化氢，其反应残余物是氯化铌、盐酸HCL、硫化氢、氮气。结合图1和图2，具体实现的工艺流程可以进一步细化，如图6所示的，包括：
步骤S201，在原子层沉积NbS2过程中，当气动阀V1(23)打开，金属源氯化铌(24)送入反应腔体(2)反应时，在计算机、PLC和电磁换向阀控制下，气动阀V3(5)、气动阀V5(14)开启，气动阀V4(6)、气动阀V6(16)、气动阀V7(4)、气动阀V8(18)关闭，氯化铌反应残余物氯化铌、盐酸HCl、载气，进入处理线路Ⅰ，进行回收处理。
步骤S202，氯化铌通过冷凝吸收装置(7)，进行冷凝回收，在后续原子层沉积过程中，可以重复利用，盐酸HCl，通过溶解吸收装置Ⅰ(10)中的NaOH溶液，进行中和吸收，剩余的载气通过干燥装置Ⅰ(11)中的碱石灰，进行干燥过滤；冷凝吸收装置(7)，保证氯化铌冷凝，而盐酸HCl顺利通过，根据他们物理特性，设置冷凝温度为110摄氏度。
步骤S203，干燥过滤后的载气，经真空泵(13)，存储在储气装置Ⅰ(15)中，进行回收利用。
步骤S204，在原子层沉积NbS2过程中，当气动阀V1(23)关闭，气动阀V2(20)打开，硫化氢源(21)送入反应腔体(2)反应时，在计算机、PLC和电磁换向阀控制下，气动阀V3(5)、气动阀V5(14)关闭，气动阀V4(6)、气动阀V6(16)开启，硫化氢源反应残余物硫化氢、盐酸HCl、载气，进入处理线路Ⅱ，进行回收处理。
步骤S205，硫化氢源反应残余物中，盐酸HCl与溶解吸收装置Ⅱ(9)中的NaS2、NaHS溶液，在加热装置(8)加热下(加热温度为65摄氏度)，反应生成硫化氢，被过滤吸收掉，剩余的硫化氢和载气，通过干燥装置Ⅱ(12)中的五氧化二磷，进行干燥过滤。
步骤S206，干燥过滤后的硫化氢和载气，经真空泵(13)，存储在储气装置Ⅱ(17)，在后续原子层沉积过程中可以重复利用。
步骤S207，当需要使用储气装置Ⅰ(15)中的载气时，打开气动阀V7(4)，根据原子层沉积过程中氯化铌源路的压力，设置减压阀V11(3)输出压力，将储气装置Ⅰ(15)的载气输送到氯化铌源路中，进行重复利用；当需要使用储气装置Ⅱ(17)中的硫化氢、载气时，根据原子层沉积过程中硫化氢源路的压力，设置减压阀V22(19)输出压力，将储气装置Ⅱ(17)中的硫化氢、载气输送到硫化氢源路中，进行重复利用。
经过上述步骤，原子层沉积NbS2的氯化铌源和硫化氢源的反应残余物，分别经过处理线路Ⅰ、Ⅱ，进行绿色回收处理，一方面，避免了环境污染，另一方面，由于昂贵氯化铌源和硫化氢源的重复利用，避免了浪费，大大降低了原子层沉积金属硫化物的成本，可以大规模、产业化生产应用。
本实施例还提供一种用于原子层沉积金属硫化物的反应残余物循环再利用装置，所述装置的组成部分包括：气动阀V3(5)、气动阀V4(6)、气动阀V5(14)、气动阀V6(16)、气动阀V7(4)、气动阀V8(18)、冷凝吸收装置(7)、溶解吸收装置Ⅰ(10)、溶解吸收装置Ⅱ(9)、加热装置(8)、干燥装置Ⅰ(11)、干燥装置Ⅱ(12)、真空泵(13)、储气装置Ⅰ(15)、储气装置Ⅱ(17)、减压阀V11(3)和减压阀V22(19)；其中，冷凝吸收装置(7)，用于冷凝回收贵重的金属卤化物。溶解吸收装置Ⅰ(10)，用于吸收盐酸HCl。干燥装置Ⅰ(11)，用于干燥金属源反应残余物中的载气。真空泵(13)，用于维持***内的真空度，并保证载气和源物质的流动。储气装置Ⅰ(15)，用于储存经干燥后的载气。减压阀V11(3)，将储气装置Ⅰ(15)的载气减压，通入金属源路中，重复利用。溶解吸收装置Ⅱ(9)，用于过滤吸收掉硫化氢源反应残余物中的盐酸HCl，外置有加热装置(8)，可以设置加热温度。干燥装置Ⅱ(12)，用于干燥硫化氢源反应残余物中的硫化氢、载气。储气装置Ⅱ(17)，用于储存经干燥后的硫化氢、载气。减压阀V22(19)，将储气装置Ⅱ(17)的硫化氢、载气减压，通入硫化氢源路中，重复利用。气动阀V3(5)、气动阀V4(6)、气动阀V5(14)、气动阀V6(16)、气动阀V7(4)、气动阀V8(18)，由计算机、PLC和电磁换向阀控制，根据原子层沉积过程中的工艺时序，进行启闭，保证原子层沉积金属硫化物的金属源反应残余物和硫化氢源反应残余物，能够分别进入处理线路Ⅰ和Ⅱ，进行回收处理。
其中，由气动阀V3(5)、冷凝吸收装置(7)、溶解吸收装置Ⅰ(10)、干燥装置Ⅰ(11)、真空泵(13)、气动阀V5(14)、储气装置Ⅰ(15)、气动阀V7(4)、减压阀V11(3)依次通过输气管连接，并组成处理线路Ⅰ，用于回收处理原子层沉积金属硫化物的金属源反应残余物，包含金属卤化物、盐酸HCl、载气(惰性气体如氮气N2、氩气Ar等)；
冷凝吸收装置(7)，冷凝温度可以设置，用于冷凝回收贵重的金属卤化物，后续原子层沉积过程中，可以重复利用，节约成本；储气装置Ⅰ(15)，用于储存经干燥后的载气，节约成本，在后续原子层沉积过程中可以重复利用；
由气动阀V4(6)、溶解吸收装置Ⅱ(9)、干燥装置Ⅱ(12)、真空泵(13)、气动阀V6(16)、储气装置Ⅱ(17)、气动阀V8(18)、减压阀V22(19)依次通过输气管连接，并组成处理线路Ⅱ，用于回收处理原子层沉积金属硫化物的硫化氢源反应残余物，包括硫化氢、盐酸、载气(惰性气体如氮气N2、氩气Ar等)；储气装置Ⅱ(17)，用于储存经干燥后的硫化氢、载气，节约成本，在后续原子层沉积过程中可以重复利用；
处理线路Ⅰ的气动阀V3(5)和处理线路Ⅱ的气动阀V4(6)都通过输气管连接反应腔体(2)，反应腔体(2)上安装有PT压力表(1)；
金属源(24)通过气动阀V1(23)连接反应腔体(2)，硫化氢源(21)通过气动阀V2(20)连接反应腔体(2)。
所述减压阀V11(3)，用于将储气装置Ⅰ(15)的载气减压，并通入金属源路中；所述减压阀V11(3)，用于根据原子层沉积过程中金属源路的压力，将储气装置Ⅰ(15)的载气减压，并通入金属源路中，重复利用。减压阀V22(19)用于将储气装置Ⅱ(17)的硫化氢和载气减压，并通入硫化氢源路中。减压阀V22(19)，根据原子层沉积过程中硫化氢源路的压力，将储气装置Ⅱ(17)的硫化氢、载气减压，通入硫化氢源路中，重复利用。
具体的，在溶解吸收装置Ⅰ(10)中，内置有中和反应溶液，所述中和反应溶液用于与盐酸HCl发生中和反应；可以中和吸收盐酸HCl的溶液，溶液的具体成分不做要求，只要能与盐酸HCl发生中和反应，吸收掉盐酸HCl的碱性溶液即可。在干燥装置Ⅰ(11)中内置有干燥剂，所述干燥剂用于去除从溶解吸收装置Ⅰ(10)引入的水蒸气。干燥装置Ⅰ(11)，用于干燥金属源反应残余物中的载气，去除溶解吸收装置Ⅰ(10)中引入的水蒸气，干燥装置Ⅰ(11)中内置有干燥剂，干燥剂具体成分不做要求，只要能干燥、去除掉载气中的水蒸气即可。
优先方案中，内置在溶解吸收装置Ⅰ(10)中的反应溶液，采用氢氧化钠NaOH溶液或者氢氧化钾KOH溶液；所述干燥剂采用碱石灰或者硅胶。
具体的，在溶解吸收装置Ⅱ(9)中，内置有中和反应溶液，所述中和反应溶液用于与盐酸HCl发生中和反应；中和吸收盐酸HCl的溶液，用于过滤吸收掉硫化氢源反应残余物中的盐酸HCl，溶液的具体成分不做要求，主要能吸收掉盐酸HCl，且保证硫化氢顺利通过即可溶解吸收装置Ⅱ(9)的外部安装有加热装置(8)，可以设置加热温度，保证NaS2、NaHS溶液与盐酸HCl反应，生成硫化氢；用于干燥硫化氢源反应残余物中的硫化氢、载气，干燥剂具体成分不做要求，只要能干燥、去除掉硫化氢、载气中的水蒸气即可；在干燥装置Ⅱ(12)中，内置有干燥剂。
优先方案中，内置在溶解吸收装置Ⅱ(9)中的反应溶液，采用二硫化钠NaS2溶液或者硫氢化钠NaHS溶液；干燥装置Ⅱ(12)中的干燥剂采用五氧化二磷。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于原子层沉积金属硫化物的反应残余物循环再利用方法，其特征在于，所述方法包括：在处理线路Ⅰ上进行的步骤S1至步骤S3，和在处理线路Ⅱ上进行的步骤S4至步骤S6；
步骤S1，若选择所述处理线路Ⅰ，则气动阀V1(23)打开使得金属源(24)送入反应腔体(2)，同时，气动阀V3(5)和气动阀V5(14)开启，并将气动阀V4(6)、气动阀V6(16)、气动阀V7(4)和气动阀V8(18)关闭，使得金属源反应残余物、盐酸HCl和载气进入所述处理线路Ⅰ；
步骤S2，通过冷凝吸收装置(7)对金属源反应残余物中的金属卤化物进行冷凝回收，通过溶解吸收装置Ⅰ(10)对盐酸HCl进行中和吸收，剩余的载气通过干燥装置Ⅰ(11)进行干燥过滤；
步骤S3，干燥过滤后的载气，经真空泵(13)泵入储气装置Ⅰ(15)中储存；
步骤S4，若选择所述处理线路Ⅱ，则气动阀V1(23)关闭且气动阀V2(20)打开使得硫化氢源(21)送入反应腔体(2)，同时，气动阀V3(5)和气动阀V5(14)关闭，气动阀V4(6)和气动阀V6(16)开启，使得硫化氢源反应残余物、盐酸HCl和载气，进入处理线路Ⅱ；
步骤S5，盐酸HCl与溶解吸收装置Ⅱ(9)中的溶液，在加热装置(8)加热下，反应生成硫化氢；之后，将硫化氢和载气通过干燥装置Ⅱ(12)进行干燥；
步骤S6，干燥过滤后的硫化氢和载气，经真空泵(13)泵入储气装置Ⅱ(17)进行存储。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：当需要使用储气装置Ⅰ(15)中的载气时，打开气动阀V7(4)，根据原子层沉积过程中金属源路的压力，设置减压阀V11(3)输出压力，将储气装置Ⅰ(15)的载气输送到金属源路中；
当需要使用储气装置Ⅱ(17)中的硫化氢和载气时，根据原子层沉积过程中硫化氢源路的压力，设置减压阀V22(19)输出压力，将储气装置Ⅱ(17)中的硫化氢、载气输送到硫化氢源路中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由气动阀V3(5)、冷凝吸收装置(7)、溶解吸收装置Ⅰ(10)、干燥装置Ⅰ(11)、真空泵(13)、气动阀V5(14)、储气装置Ⅰ(15)、气动阀V7(4)、减压阀V11(3)依次通过输气管连接，并组成处理线路Ⅰ；
由气动阀V4(6)、溶解吸收装置Ⅱ(9)、干燥装置Ⅱ(12)、真空泵(13)、气动阀V6(16)、储气装置Ⅱ(17)、气动阀V8(18)、减压阀V22(19)依次通过输气管连接，并组成处理线路Ⅱ。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，冷凝吸收装置(7)的温度控制在[50℃，200℃]。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S5中，加热装置(8)温度控制在[30℃，150℃]。
6.一种用于原子层沉积金属硫化物的反应残余物循环再利用装置，其特征在于，所述装置的组成部分包括：气动阀V3(5)、气动阀V4(6)、气动阀V5(14)、气动阀V6(16)、气动阀V7(4)、气动阀V8(18)、冷凝吸收装置(7)、溶解吸收装置Ⅰ(10)、溶解吸收装置Ⅱ(9)、加热装置(8)、干燥装置Ⅰ(11)、干燥装置Ⅱ(12)、真空泵(13)、储气装置Ⅰ(15)、储气装置Ⅱ(17)、减压阀V11(3)和减压阀V22(19)；
其中，由气动阀V3(5)、冷凝吸收装置(7)、溶解吸收装置Ⅰ(10)、干燥装置Ⅰ(11)、真空泵(13)、气动阀V5(14)、储气装置Ⅰ(15)、气动阀V7(4)、减压阀V11(3)依次通过输气管连接，并组成处理线路Ⅰ；
由气动阀V4(6)、溶解吸收装置Ⅱ(9)、干燥装置Ⅱ(12)、真空泵(13)、气动阀V6(16)、储气装置Ⅱ(17)、气动阀V8(18)、减压阀V22(19)依次通过输气管连接，并组成处理线路Ⅱ；
处理线路Ⅰ的气动阀V3(5)和处理线路Ⅱ的气动阀V4(6)都通过输气管连接反应腔体(2)，反应腔体(2)上安装有PT压力表(1)；
金属源(24)通过气动阀V1(23)连接反应腔体(2)，硫化氢源(21)通过气动阀V2(20)连接反应腔体(2)。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在溶解吸收装置Ⅰ(10)中，内置有中和反应溶液，所述中和反应溶液用于与盐酸HCl发生中和反应；
在干燥装置Ⅰ(11)中内置有干燥剂，所述干燥剂用于去除从溶解吸收装置Ⅰ(10)引入的水蒸气。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，内置在溶解吸收装置Ⅰ(10)中的反应溶液，采用氢氧化钠NaOH溶液或者氢氧化钾KOH溶液；
所述干燥剂采用碱石灰或者硅胶。
所述减压阀V11(3)，用于将储气装置Ⅰ(15)的载气减压，并通入金属源路中；所述减压阀V11(3)，用于根据原子层沉积过程中金属源路的压力，将储气装置Ⅰ(15)的载气减压，并通入金属源路中，重复利用。
减压阀V22(19)用于将储气装置Ⅱ(17)的硫化氢和载气减压，并通入硫化氢源路中。减压阀V22(19)，根据原子层沉积过程中硫化氢源路的压力，将储气装置Ⅱ(17)的硫化氢、载气减压，通入硫化氢源路中，重复利用。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在溶解吸收装置Ⅱ(9)中，内置有中和反应溶液，所述中和反应溶液用于与盐酸HCl发生中和反应；
溶解吸收装置Ⅱ(9)的外部安装有加热装置(8)；
在干燥装置Ⅱ(12)中，内置有干燥剂。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，内置在溶解吸收装置Ⅱ(9)中的反应溶液，采用二硫化钠NaS2溶液或者硫氢化钠NaHS溶液；
干燥装置Ⅱ(12)中的干燥剂采用五氧化二磷。
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