[发明专利]一种粉末原子层沉积设备及其沉积方法与应用

说明书

本发明属于原子层沉积领域，公开了一种粉末原子层沉积设备及其沉积方法与应用，粉末原子层沉积设备的可加热式主腔体通过轴承固定有机械传动轴，机械传动轴上卡接有粉末生长床，粉末生长床铺有粉末样品，机械传动轴上端设置有震动转动器；可加热式主腔体左端通过法兰固定有可加热式气体管道，可加热式气体管道与可加热式主腔体连接处设置有粉末过滤器；可加热式气体管道通过卡套与电磁阀连接，电磁阀通过可加热式气体管道与真空泵连接，电磁阀上端设置有剩余气体分析器。本发明的进源和抽气同端，薄膜生长效率高，并可实现不同薄膜材料的生长，生长的薄膜材料稳定性高；整体设备制作简单，提高了前驱体源的利用效率。

技术领域

本发明属于原子层沉积技术领域，尤其涉及一种粉末原子层沉积设备及其沉积方法与应用。

背景技术

目前，现有技术采用不间断抽气的生长工艺及设备，浪费前驱体源且薄膜生长效率较低；可生长的薄膜种类少，生长形式单一；粉末损耗率较大，结构复杂且成本高；现有技术多采用流床式，可控性差。

对于现有的流床式粉末ALD生长设备，粉末处于流体状态，当对超细粉末进行表面镀膜时在反应腔体的下端或抽气端必须配有超小孔的粉末过滤器，这会极大的影响前驱体反应物进入反应腔体的速率和抽离过量前驱体的速率，从而明显降低薄膜的生长效率。

传统ALD设备对粉末镀膜时反应腔体一直处于抽真空的状态，反应前驱体进入腔体后很容易在没有完全吸附全部粉末表面的情况下就被抽走了，适合少量粉末的镀膜，大剂量粉末生长时效率较差。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有技术多采用流床式，可控性差。

(2)现有技术采用不间断抽气的生长工艺及设备，浪费前驱体源且薄膜生长效率较低；可生长的薄膜种类少，生长形式单一。

(3)现有技术的设备应用中，粉末损耗率较大，结构复杂且成本高。

解决上述技术问题的难度：

现有技术如何提高薄膜的生长效率。一直没提出好的方案。

如何实现“闷式”生长，确保前驱体完全吸附在粉末表面提高产量，一直没有有效解决。

解决上述技术问题的意义：

本发明明显提高镀膜的效率，降低粉末镀膜的成本。

本发明采用单端进源和抽气的腔体设计，在抽离过量前驱体时粉末处于静止状态，不会随前驱体抽离，因此相比于流床式生长设备，不依赖粉末过滤器的阻挡作用，保证了进源和除气的通畅性，因此可以提高薄膜的生长效率。

通过采用采用单端进源和抽气的腔体设计可以实现“闷式”生长，即通入前驱体后不立即抽离过量前驱体，确保前驱体完全吸附在粉末表面；另外采用分层式生长床可以极大地提高产量。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种粉末原子层沉积设备及其沉积方法与应用。

本发明是这样实现的，一种粉末原子层沉积设备设置有：

可加热式主腔体。

可加热式主腔体通过轴承固定有机械传动轴，机械传动轴上卡接有粉末生长床，粉末生长床铺有粉末样品，机械传动轴上端设置有震动转动器。

可加热式主腔体左端通过法兰固定有可加热式气体管道，可加热式气体管道与可加热式主腔体连接处设置有粉末过滤器。

可加热式气体管道通过VCR接头与电磁阀连接，电磁阀通过可加热式气体管道与真空泵连接，电磁阀上端设置有剩余气体分析器。

进一步，所述可加热式气体管道通过VCR接头与ALD阀连接，ALD阀通过管道与前驱体源瓶连接，可加热式气体管道设置有氮气进气口。