用于流化床化学气相沉积的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于从气相进行流化床化学气相沉积的设备，允许在沉积过程中稳定流化床的温度，并且还涉及一种用于其实施的相关方法，设备的特征在于，其包括存在于进口区域中并且被构造为被气相穿过的多孔热绝缘体(40)，所述多孔热绝缘体具有在20℃下小于或等于3.5W.m

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于流化床化学气相沉积的设备


[0001]本专利技术涉及一种用于流化床化学气相沉积的设备以及此设备的用途，该设备允许在沉积过程中稳定流化床的温度。

技术介绍

[0002]流化床化学气相沉积的技术本身是已知的，并且允许微粒被适合于所希望的应用的各种涂层涂覆。
[0003]然而，希望的是改进流化床化学气相沉积技术的产率。

技术实现思路

[0004]本专利技术涉及一种用于流化床化学气相沉积的设备，该设备至少包括：
[0005]‑
反应器，该反应器包括处理区域，在处理区域中旨在从气相进行流化床化学气相沉积；进口区域，气相旨在通过进口区域被引入到处理区域中；以及出口区域，气相旨在通过出口区域从处理区域被移除，
[0006]‑
加热系统，其被构造成加热处理区域，以及
[0007]‑
冷却系统，其被构造成冷却进口区域，
[0008]所述设备的特征在于，所述设备还包括多孔热绝缘体，所述多孔热绝缘体存在于进口区域中，并且被构造成由气相穿过，所述多孔热绝缘体在20℃下具有小于或等于3.5W.m
‑1.K
‑1的有效热导率。
[0009]在下文中，为了简明，表述“多孔热绝缘体”将用“绝缘体”指代。
[0010]术语“绝缘体的有效热导率”应当意指由绝缘体所占据的体积(包括其孔隙中的间隙气体)的热导率，而不是构成绝缘体的材料的热导率。存在于绝缘体的孔隙中的间隙气体降低了其有效热导率，并且因此可限制在沉积过程中在被加热的处理区域与被冷却的进口区域之间的散热。这允许在处理区域中稳定流化床的温度，并且减少有效地进行沉积的有用区域的减少现象，从而改善沉积的产率。
[0011]填充有热导率的气体的多孔热绝缘体的有效热导率λ
eff
可以通过验证以下关系式确定：
[0012][数学式1][0013][0014]其中，
[0015]在以上关系中，λ
S
表示用于形成多孔热绝缘体的材料(即，在颗粒床形式的绝缘体的情况下，颗粒的材料)的热导率，Φ表示多孔绝缘体的实心体积分数，或者(1
‑
Φ)表示该多孔绝缘体的体积孔隙比率。可以参见出版物GONZO(E.E.).
–
Chem.Eng.J.，90，第299页(2002)。
[0016]在示例性实施方式中，多孔热绝缘体在20℃下具有小于或等于0.42W.m
‑1.K
‑1的有效热导率。
[0017]这种特征有助于进一步提高涂层沉积操作的产率。
[0018]特别地，多孔热绝缘体可以在20℃下具有小于或等于0.11W.m
‑1.K
‑1，例如基本上等于0.11W.m
‑1.K
‑1的有效热导率。
[0019]在示例性实施方式中，形成多孔热绝缘体的材料在20℃下具有小于或等于40W.m
‑1.K
‑1的热导率。
[0020]这种特征有助于进一步提高涂层沉积操作的产率。
[0021]在这种情况下，绝缘体是由一种材料形成的，该材料本身是差的热传导体，这在沉积涂层的过程中仍进一步稳定流化床的温度。然而，在可以使用具有较高热导率的材料来形成绝缘体的情况下，这种情况仍然是可选的，因为填充有不良导热的间隙气体的绝缘体的孔隙将绝缘体的有效热导率降低到可接受的值，即使绝缘体由本质上相对导热的材料形成。
[0022]特别地，形成多孔热绝缘体的材料可以在20℃下具有小于或等于4W.m
‑1.K
‑1，例如小于或等于3W.m
‑1.K
‑1的热导率。
[0023]在示例性实施方式中，多孔热绝缘体的体积孔隙比率大于26％，例如大于或等于32％。
[0024]这种特征有利地有助于仍进一步减小绝缘体的有效热导率，仍进一步稳定在涂层的沉积过程中的流化床的温度。在颗粒床的特定情况下，此类孔隙率值对应于“块体”或非紧密的填充状态。
[0025]在示例性实施方式中，多孔热绝缘体是颗粒床。
[0026]本专利技术还涉及一种使用如上所述的设备，用于涂覆微粒的方法，该方法至少包括：
[0027]‑
通过进口区域和多孔热绝缘体，将气相引入到处理区域中，
[0028]‑
从所引入的气相，将涂层沉积在流化床化学气相沉积的处理区域中存在的微粒上，以及
[0029]‑
在沉积涂层之后，回收涂覆的微粒。
[0030]在示例性实施方式中，气相在20℃下具有小于或等于0.04W.m
‑1.K
‑1的热导率。
[0031]在示例性实施方式中，在沉积涂层之后，回收涂覆的微粒与来自颗粒床的颗粒的混合物，并且将涂覆的微粒与所述颗粒分离。
附图说明
[0032]图1示意性地和部分地示例了用于实施并非根据本专利技术的流化床化学气相沉积的设备。
[0033]图2示出了在使用图1的设备进行的沉积的过程中，流化床的平均温度随时间的变化。
[0034]图3示出了在使用图1的设备进行沉积的实施过程中，流化气体的归一化压力损失根据其速度的变化。
[0035]图4比较了当实施图1的沉积时，对于不同速度的流化气体在沉积之前和之后获得的微粒床的高度。
[0036]图5示意性地和部分地示出了用于实施根据本专利技术的流化床化学气相沉积的设备。
[0037]图6示出了在使用图5的设备进行沉积的过程中，流化床的平均温度随时间的变化。
具体实施方式
[0038]将参见图1描述不是根据本专利技术的和能够通过流化床化学气相沉积产生微粒涂层的设备1的结构。流化床化学气相沉积本身是已知的技术。
[0039]设备1包括由壁限定的反应器3，可以由石英或制成该壁。反应器3包括处理区域31，其中旨在从气相进行流化床化学气相沉积。反应器3进一步包括与气相源6连通的进口区域35，意图将包括待形成的涂层的前体的气相通过该进口区域引入到处理区域31中。进口区域35包括多孔扩散器36，确保气相扩散到反应器3中。源自气相源6的气相通过扩散器36被引入到反应器3中。反应器3进一步包括出口区域37，气相旨在通过该出口区域从处理区域31被移除至反应器3外部。出口区域37与泵送系统(未示出)连通，以确保在反应器3中产生真空。源自气相源6的气相首先经由进口区域35，然后经由处理区域31穿过，然后通过穿过出口区域37被移除至反应器3的外部。反应器3可以沿着竖直轴线X延伸。进口区域35、处理区域31和出口区域37沿着轴线X彼此跟随。处理区域31存在于进口区域35与出口区域37之间。
[0040]待处理的微粒床最初搁置在扩散器36上，并且气相被注入在扩散器36下方，并且从底部至顶部穿过微粒床。气体的这种向上移动支撑微粒床的重量，并且确保它们的流化状态。
[0041]设备1包括加热系统9，该加热系统被构造成用于将处理区域31加热至允许在微粒上从包含在气相中的前体形成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于流化床化学气相沉积的设备(10)，至少包括：
‑
反应器(3)，其包括：处理区域(31)，在处理区域中旨在从气相进行流化床化学气相沉积；进口区域(35)，气相旨在通过进口区域被引入到处理区域中；以及出口区域(37)，气相旨在通过出口区域从处理区域被移除，
‑
加热系统(9)，其被构造成加热处理区域，以及
‑
冷却系统(8)，其被构造成冷却进口区域，所述设备的特征在于，所述设备还包括多孔热绝缘体(40)，所述多孔热绝缘体存在于进口区域中，并且被构造成由气相穿过，所述多孔热绝缘体在20℃下具有小于或等于3.5W.m
‑1.K
‑1的有效热导率。2.根据权利要求1所述的设备(10)，其中，多孔热绝缘体(40)在20℃下具有小于或等于0.42W.m
‑1.K
‑1的有效热导率。3.根据权利要求1或2所述的设备(10)，其中，形成多孔热绝缘体(40)的材料具有在20℃下小...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿明，
申请(专利权)人：国家科学研究中心波尔多大学，
类型：发明
国别省市：