[实用新型]一种化学气相沉积设备

说明书

本实用新型公开了一种化学气相沉积设备，所述化学气相沉积设备包括外层反应管、内层反应管以及气体供应系统，所述外层反应管嵌套在所述内层反应管外侧，二者分别单独密封，所述外层反应管与所述内层反应管之间或者二者内部至少一处设置有连通结构，所述气体供应系统的进气端和回气端分别与所述外层反应管、内层反应管中的至少一个相连通，所述外层反应管、内层反应管左右两端的进/出气口交替作为气体供应入口。本实用新型结构简单，气体路径可调，优化了CVD法制备纳米薄膜材料的工艺。

技术领域

本实用新型涉及一种沉积设备，特别涉及一种化学气相沉积设备。

背景技术

实现以石墨烯为代表的二维原子晶体类薄膜材料的高质量、大面积、均匀层厚的制备一直受到二维纳米材料研究领域的重点关注，目前已报道的石墨烯制备方法主要包括：微机械力剥离法、还原氧化石墨烯法、液相剥离法、碳化硅外延法以及化学气相沉积法(CVD)。其中，CVD方法凭借操作简单、生长参数可控性强、产品品质高、便于大规模生产等优势，已成为当前制备高品质、大面积石墨烯薄膜的主流方法。通过对石墨烯生长动力学过程分析发现，影响石墨烯生长速度及均匀性的主要因素是活性炭物种从气相向基底表面的输运过程。研究表明，反应腔内温度、气体流速和气体浓度分布均影响石墨烯生长的质量。现有技术中的CVD设备可以简单的分为管式炉加热部分和控制系统，控制系统主要是用来控制并检测炉体内部的气氛与压力。此类结构的CVD设备具有功能单一、可重复性差等缺陷，难以满足薄膜类材料的科学研究以及规模化制备需求。

实用新型内容

CVD法制备纳米薄膜材料时，气体流经的路径将影响样品生长的均匀性，会造成进气端与出气端薄膜材料均匀性和结晶度不同，从而影响材料优异性能的发挥。本实用新型的目的在于克服现有技术中CVD设备、进气方式单一、生长薄膜不均匀、生长参数可调变量小的问题，提供一种化学气相沉积设备，该设备中气路路径可调。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下具体的技术方案：

一种化学气相沉积设备，其特征在于，所述化学气相沉积设备包括外层反应管、内层反应管以及气体供应系统，所述外层反应管嵌套在所述内层反应管外侧，二者分别单独密封，所述外层反应管与所述内层反应管之间或者二者内部至少一处设置有连通结构，所述气体供应系统的进气端和回气端分别与所述外层反应管、内层反应管中的至少一个相连通，所述外层反应管、内层反应管左右两端的进/出气口交替作为气体供应入口。

进一步地，所述气体供应系统包括气路系统和压力系统，所述压力系统经由所述气路系统分别通过所述进/出气口与所述外层反应管的两端、所述内层反应管的两端相连通，各所述进/出气口中的任意两个作为所述气体供应系统的进气端和回气端。

进一步地，所述外层反应管的两端、所述内层反应管的两端的每个所述进/出气口分别直接或间接连接至所述气路系统和所述压力系统，各个所述进/出气口与所述供气路系统和所述压力系统之间设置截止阀，其连通由所述截止阀控制。

进一步地，所述气体供应系统包括供气支路和回气支路；所述供气支路由所述气路系统中供气源分别经由多个截止阀与所述外层反应管、所述内层反应管两端的各个所述进/出气口相连而成；所述回气支路由所述压力系统通过所述截止阀分别与所述外层反应管、所述内层反应管两端的各个所述进/出气口相连而成；所述供气支路与所述回气支路的中部通过所述截止阀连通，以使得各个所述进/出气口均可以在所述截止阀的控制下分别连通所述气路系统和所述压力系统。

进一步地，所述气路系统包括气罐一、气罐二和截止阀；所述气罐一的左右两端分别通过间隔设置的截止阀F5、截止阀F2和截止阀F8、截止阀F13与所述内层反应管的两端管道相连；所述气罐二的左右两端分别通过间隔设置的截止阀F7、截止阀F1和截止阀F10、截止阀F14与所述外层反应管的两端管道相连；

所述压力系统左右两端分别通过截止阀F4和截止阀F12与所述截止阀 F1和所述截止阀F7之间、所述截止阀F10和所述截止阀F14之间管道相连；