多晶硫化锌化学气相沉积系统及方法技术方案

提供一种多晶硫化锌化学气相沉积系统及方法。多晶硫化锌化学气相沉积系统包括化学气相沉积炉、熔硫装置、熔锌装置、供气装置、第一管道、第二管道以及抽气装置；化学气相沉积炉包括炉体、沉积室以及加热器；炉体开设有通孔，能够打开和关闭；沉积室位于炉体内且顶部具有穿孔；加热器位于炉体内并位于沉积室周围，加热器用于加热沉积室；熔硫装置位于化学气相沉积炉的炉体外；熔锌装置位于化学气相沉积炉的炉体外；供气装置位于化学气相沉积炉的炉体外；第一管道将熔硫装置和沉积室连通；第二管道将熔锌装置和沉积室连通；沉积室用于使锌蒸汽和硫蒸汽化学气相沉积；抽气装置包括连接管，连接管通孔以及穿孔，抽气装置经由连接管与沉积室连通。与沉积室连通。与沉积室连通。

【技术实现步骤摘要】
多晶硫化锌化学气相沉积系统及方法


[0001]本公开涉及硫化锌材料领域，更具体地涉及一种多晶硫化锌化学气相沉积系统及方法。

技术介绍

[0002]硫化锌在8
‑
12μm范围具有较好的透过率和力学性能，被广泛应用在红外制导、整流罩等领域。制备硫化锌的工艺目前较好的室化学气相沉积工艺。
[0003]于2018年06月15日公布的中国专利技术专利申请公布号CN108165951A公开了一种硫化锌或硒化锌球罩的制备设备，其采用锌和硫化氢反应体系，因为该体系涉及到采用有毒气体硫化氢，所以生产过中的危险性高，且对环境处理和供气处理的系统设计要求较高。
[0004]此外，在该制备设备中，盛放固态锌源的坩埚位于沉积室的下方，沉积室和坩埚均位于化学气相沉积炉的炉体内，采用这种布局使坩埚受限、进而使得沉积室的沉积受限，不利于提高单个化学气相沉积炉的制备能力。
[0005]此外，在该制备设备中，沉积室和坩埚均位于化学气相沉积炉的炉体内，沉积室和坩埚均设置有各自的加热器，位于下方的坩埚的加热器产生的热会对位于上方的沉积室的温场产生干扰，进而影响沉积室的温场的均匀性。

技术实现思路

[0006]鉴于
技术介绍
中存在的问题，本公开的一目的在于提供一种多晶硫化锌化学气相沉积系统及方法，其能避免锌和硫化氢反应体系制备硫化锌所涉及的有毒体硫化氢的问题，进而降低生产过中的危险性。
[0007]本公开的另一目的在于提供一种多晶硫化锌化学气相沉积系统及方法，其能克服制备硫化锌的原料受单个化学气相沉积炉结构的限制，进而提高化学气相沉积炉的炉体内的沉积室的沉积，提高单个化学气相沉积炉的制备能力。
[0008]本公开的再一目的在于提供一种多晶硫化锌化学气相沉积系统及方法，其能避免针对锌源的加热对沉积室的温场的影响，进而提高沉积室的温场的均匀性。
[0009]由此，一种多晶硫化锌化学气相沉积系统包括化学气相沉积炉、熔硫装置、熔锌装置、供气装置、第一管道、第二管道以及抽气装置；化学气相沉积炉包括炉体、沉积室以及加热器；炉体形成三维封闭结构且在顶部开设有通孔，炉体能够打开和关闭；沉积室位于炉体内且顶部具有穿孔；加热器位于炉体内并位于沉积室周围，加热器用于从沉积室外加热沉积室；熔硫装置位于化学气相沉积炉的炉体外，熔硫装置用于盛放硫、将硫加热蒸发形成硫蒸汽；熔锌装置位于化学气相沉积炉的炉体外，熔锌装置用于盛放锌、将锌加热蒸发形成锌蒸汽；供气装置位于化学气相沉积炉的炉体外，供气装置用于将氩气和氢气供给熔硫装置、将氩气供给熔锌装置；第一管道将熔硫装置和沉积室连通以将来自熔硫装置的氩气、氢气和硫蒸汽供给到沉积室内；第二管道将熔锌装置和沉积室连通以将来自熔锌装置的氩气和锌蒸汽供给到沉积室内；沉积室用于使供给到沉积室的锌蒸汽和硫蒸汽化学气相沉积以形
成多晶硫化锌；抽气装置包括连接管，连接管密封穿过炉体的通孔以及沉积室的穿孔，抽气装置经由连接管与沉积室连通，以对沉积室进行抽真空和抽出锌蒸汽和硫蒸汽化学气相沉积过程中形成的尾气。
[0010]一种多晶硫化锌化学气相沉积方法采用前述的多晶硫化锌化学气相沉积系统；所述多晶硫化锌化学气相沉积方法包括步骤：将高纯的硫放置到熔硫装置内；在熔硫装置中，熔硫装置的温度控制在150
‑
250℃，真空度控制4000
‑
8000Pa；将高纯的锌锭放置到熔锌装置内；在熔锌装置中，熔锌的温度控制550
‑
650℃，真空度控制在3000
‑
6000Pa；供气装置供给到熔硫装置中的氢气与硫蒸发量的比例控制在1.5
‑
2，供气装置供给到熔硫装置中的氩气与硫蒸汽的体积比控制在15
‑
30；供气装置供给到熔锌装置中的氩气的量与锌蒸汽的蒸发量的体积比控制在10
‑
20；硫蒸汽、氢气和氩气通过第一管道供给到沉积室内，锌蒸汽和氩气、通过第二管道供给到沉积室内，供给到沉积室的锌蒸汽和硫蒸汽化学气相沉积以形成多晶硫化锌，沉积室的温度控制在620℃
‑
700℃，压力控制在3000
‑
6000Pa，在沉积室内反应过程中锌蒸汽和硫蒸汽的体积比控制在0.7
‑
0.9。
[0011]本公开的有益效果如下。
[0012]在本公开的多晶硫化锌化学气相沉积系统及方法中，通过采用熔硫装置形成硫蒸汽、熔锌装置形成锌蒸汽、供气装置将氩气和氢气供给熔硫装置、将氩气供给熔锌装置，通过第一管道将来自熔硫装置的氩气、氢气和硫蒸汽供给到沉积室内、通过第二管道将来自熔锌装置的氩气和锌蒸汽供给到沉积室内，进而沉积室使供给到沉积室的锌蒸汽和硫蒸汽化学气相沉积以形成多晶硫化锌，避免了
技术介绍
中的锌和硫化氢反应体系制备硫化锌所涉及的有毒体硫化氢的问题，进而降低生产过中的危险性，从而降低了对环境处理和供气处理的系统设计要求。
[0013]与
技术介绍
中的盛放固态锌源的坩埚位于化学气相沉积炉的炉体内相比，在本公开的多晶硫化锌化学气相沉积系统及方法中，由于沉积室位于化学气相沉积炉的炉体内而形成硫蒸汽的熔硫装置位于化学气相沉积炉的炉体外且形成锌蒸汽的熔锌装置位于化学气相沉积炉的炉体外，提供化学气相沉积反应物的熔硫装置和熔锌装置不再受化学气相沉积炉的炉体的限制，进而提高化学气相沉积炉的炉体内的沉积室的沉积，提高单个化学气相沉积炉的制备能力和制备灵活性。此外，形成硫蒸汽的熔硫装置和形成锌蒸汽的熔锌装置均位于化学气相沉积炉的炉体外，还便于在化学气相沉积炉工作的同时实时检查熔硫装置和熔锌装置，便于在化学气相沉积炉的炉体外灵活设置熔硫装置和熔锌装置。此外，位于化学气相沉积炉的炉体外形成硫蒸汽的熔硫装置和形成锌蒸汽的熔锌装置只需要分别通过第一管道和第二管道连通即可，也就是说，熔硫装置、熔锌装置和化学气相沉积炉三者可以作为三个独立的模块进行设计和组装，极大地简化了设计且提高了操作的便利性。
[0014]与
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中的盛放固态锌源的坩埚均位于化学气相沉积炉的炉体内相比，在本公开的多晶硫化锌化学气相沉积系统及方法中，由于沉积室位于化学气相沉积炉的炉体内而形成锌蒸汽的熔锌装置位于化学气相沉积炉的炉体外，这样就能避免针对熔锌装置的加热对沉积室的温场的影响，进而提高沉积室的温场的均匀性。
附图说明
[0015]图1是根据本公开的多晶硫化锌化学气相沉积系统的示意图。
[0016]图2是图1的部分结构的放大图。
[0017]图3是多晶硫化锌化学气相沉积系统的沉积室的一示例的俯视示意图。
[0018]图4是多晶硫化锌化学气相沉积系统的沉积室的另一示例的俯视示意图。
[0019]图5是多晶硫化锌化学气相沉积系统的第一管道和第二管道的结构图。
[0020]图6是多晶硫化锌化学气相沉积系统的支撑板和喷嘴的结构图。
[0021]其中，附图标记说明如下：
[0022]1000多晶硫化锌化学气相沉积系统 3熔锌装置
[0023本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多晶硫化锌化学气相沉积系统，其特征在于，包括：多晶硫化锌化学气相沉积系统(1000)包括化学气相沉积炉(1)、熔硫装置(2)、熔锌装置(3)、供气装置(4)、第一管道(5A)、第二管道(5B)以及抽气装置(6)；化学气相沉积炉(1)包括炉体(10)、沉积室(11)以及加热器(12)；炉体(10)形成三维封闭结构且在顶部开设有通孔(101)，炉体(10)能够打开和关闭；沉积室(11)位于炉体(10)内且顶部具有穿孔(111)；加热器(12)位于炉体(10)内并位于沉积室(11)周围，加热器(12)用于从沉积室(11)外加热沉积室(11)；熔硫装置(2)位于化学气相沉积炉(1)的炉体(10)外，熔硫装置(2)用于盛放硫、将硫加热蒸发形成硫蒸汽；熔锌装置(3)位于化学气相沉积炉(1)的炉体(10)外，熔锌装置(3)用于盛放锌、将锌加热蒸发形成锌蒸汽；供气装置(4)位于化学气相沉积炉(1)的炉体(10)外，供气装置(4)用于将氩气和氢气供给熔硫装置(2)、将氩气供给熔锌装置(3)；第一管道(5A)将熔硫装置(2)和沉积室(11)连通以将来自熔硫装置(2)的氩气、氢气和硫蒸汽供给到沉积室(11)内；第二管道(5B)将熔锌装置(3)和沉积室(11)连通以将来自熔锌装置(3)的氩气和锌蒸汽供给到沉积室(11)内；沉积室(11)用于使供给到沉积室(11)的锌蒸汽和硫蒸汽化学气相沉积以形成多晶硫化锌；抽气装置(6)包括连接管(61)，连接管(61)密封穿过炉体(10)的通孔(101)以及沉积室(11)的穿孔(111)，抽气装置(6)经由连接管(61)与沉积室(11)连通，以对沉积室(11)进行抽真空和抽出锌蒸汽和硫蒸汽化学气相沉积过程中形成的尾气。2.根据权利要求1所述的多晶硫化锌化学气相沉积系统，其特征在于，化学气相沉积炉(1)还包括沉积室外腔(13)，沉积室外腔(13)位于炉体(10)内且开设有过孔(131)；沉积室外腔(13)从沉积室(11)的四周和顶部罩住沉积室(11)；连接管(61)密封穿过炉体(10)的通孔(101)、沉积室外腔(13)的过孔(131)以及沉积室(11)的穿孔(111)。3.根据权利要求2所述的多晶硫化锌化学气相沉积系统，其特征在于，沉积室(11)采用等静压石墨板搭接而成；沉积室外腔(13)采用等静压石墨搭接而成。4.根据权利要求2所述的多晶硫化锌化学气相沉积系统，其特征在于，加热器(12)位于沉积室外腔(13)外，加热器(12)在上下方向上覆盖沉积室外腔(13)且在向上方向上靠近炉体(10)以覆盖部分连接管(61)，加热器(12)在向下方向上靠近炉体(10)的底部。5.根据权利要求2所述的多晶硫化锌化学气相沉积系统，其特征在于，化学气相沉积炉(1)还包括支撑件(14)和活动盖(15)，支撑件(14)位于炉体(10)内，支撑件(14)用于从下方支撑沉积室(11)和沉积室外腔
(13)；活动盖(15)位于炉体(10)下方，活动盖(15)能够升降以将炉体(10)的底部打开和关闭，活动盖(15)用于从下方支持支撑件(14)以将支撑件(14)、沉积室(11)和沉积室外腔(13)支撑，活动盖(15)向上移动以使支撑件(14)、沉积室(11)和沉积室外腔(13)进入炉体(10)内且活动盖(15)...

【专利技术属性】
技术研发人员：于金凤，陈小民，陈毅明，刘羊，
申请(专利权)人：安徽光智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：