一种基于MOVCD技术制备超导材料的喷淋控温装置的制作方法

一种基于movcd技术制备超导材料的喷淋控温装置
技术领域
1.本实用新型涉及movcd技术领域，更具体地说，它涉及一种基于movcd技术制备超导材料的喷淋控温装置。


背景技术：

2.在薄膜生长过程中，经常会用到mocvd技术，mocvd(metal
‑
organic chemical vapor deposition)即金属有机化合物化学气相沉积，它具有外延面积大、可重复性强、组分控制精确、沉积速率高、生长规模大等优点，广泛应用于半导体、超导材料等领域。
3.mocvd设备对薄膜生长环境要求很苛刻，薄膜生长质量与很多因素有关，为了保证薄膜生长质量，一方面，到达衬底表面的反应源气体组分和流速应该尽可能均匀，这需要反应源气体能够均匀喷淋至衬底表面；另一方面，应当抑制反应源气体预反应的进行，使得反应源气体在衬底表面才进行化学反应。
4.在用mocvd技术沉积稀土钡铜氧(缩写为rebco，其中re为稀土元素，如为y、gd、sm等)薄膜时，金属有机源经过蒸发器汽化后，通过源管到扩散板上，经过扩散板扩散后，通过喷淋板，直接喷淋到基带上，在基带表面形成薄膜。喷淋板温度是一个关键参数，它影响薄膜质量的好坏。喷淋板温度偏低气相金属有机源会在喷淋板上凝结，喷淋板温度过高，气相金属有机源会提前在喷淋板上发生反应，容易堵塞喷淋孔，使反应源气体不能均匀的喷淋至衬底表面，影响薄膜质量。
5.现有公开号为cn105274498a的中国专利，公开了一种气体喷淋头、其制造方法及薄膜生长反应器，气体喷淋头包括气体分布扩散板和水冷板，水冷板内设置有冷却液管道。
6.但是，上述气体分布扩散板在受热后会产生轻微变形，影响其与水冷板的接触效果，进而会影响水冷板对其的冷却效果，并影响控温精度。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于movcd技术制备超导材料的喷淋控温装置，其在冷却板的基础上增加了基于喷淋板自身的冷却结构，两者结合从而能够提高控温精度，减小喷淋板温度波动对薄膜的影响。
8.为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
9.一种基于movcd技术制备超导材料的喷淋控温装置，包括喷淋板以及与所述喷淋板底壁接触的冷却板，所述喷淋板和冷却板内均设置有冷却管道。
10.进一步地，所述喷淋板内的冷却管道为气冷管道或者液冷管道。
11.进一步地，所述冷却板内的冷却管道为气冷管道或者液冷管道。
12.进一步地，所述喷淋板内的冷却管道为气冷管道，所述冷却板内的冷却管道为液冷管道。
13.进一步地，所述喷淋板内的冷却管道为液冷管道，所述冷却板内的冷却管道为气冷管道。
14.进一步地，所述冷却板内设置有多个所述冷却管道，且多个所述冷却管道中至少包括两个介质流动方向相反的冷却管道。
15.进一步地，所述喷淋板内设置有多个所述冷却管道，且多个所述冷却管道中至少包括两个介质流动方向相反的冷却管道。
16.进一步地，所述喷淋板内的冷却管道靠近所述喷淋管底壁。
17.进一步地，所述喷淋板中间设置有开口槽，所述开口槽内底壁设置有若干喷淋孔；所述喷淋板内的冷却管道靠近所述开口槽内侧壁。
18.进一步地，所述喷淋板中间设置有开口槽，所述开口槽内底壁设置有若干喷淋孔；所述喷淋板内的冷却管道能够环绕所述开口槽。
19.综上所述，本实用新型具有以下有益效果：
20.1、喷淋板和冷却板内均设置有冷却管道，可以通过冷却板实现水冷却的粗控，通过喷淋板自身实现气体冷却的精控，两者相结合能够提高控温精度，实现精准控温，减小喷淋板温度波动对薄膜的影响；
21.2、冷却管道的介质流动方向的双向设计，能够提高热交换的均匀性，从而使温度更加稳定。
附图说明
22.图1为实施例中一种基于movcd技术制备超导材料的喷淋控温装置的结构示意图；
23.图2为实施例中冷却板的结构示意图；
24.图3为实施例中喷淋板的结构示意图。
25.图中：1、源管；2、扩散板；3、喷淋板；31、开口槽；32、第一气冷管道；322、第一气冷出口；33、第二气冷管道；331、第二气冷进口；4、冷却板；41、开口；42、第一液冷管道；421、第一液冷进口；422、第一液冷出口；43、第二液冷管道；431、第二液冷进口；432、第二液冷出口；5、加热板；6、基带。
具体实施方式
26.以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
27.本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。
28.实施例：
29.一种基于movcd技术制备超导材料的喷淋控制装置，参照图1至图3，其包括喷淋板3和冷却板4，冷却板4位于喷淋板3下方且与喷淋板3底壁接触；喷淋板3中间设置有开口槽31，开口槽31内底壁均布设置有若干喷淋孔，冷却板4中间设置有与开口槽31配合的开口41。
30.参照图1，在制备rebco超导薄膜时，喷淋板3顶壁会设置有扩散板2，扩散板2上设置有源管1，冷却板4下方会设置加热板5，加热板5上设置有基带6；金属有机源在蒸发器汽化后，通过源管1进入腔室，进入腔室后先经过扩散板2，经过扩散板2扩散后，再通过喷淋板3，喷淋到基带6上，在基带6上发生反应，生成rebco超导薄膜；rebco超导薄膜需要的生长温
度比较高，在给基带6加热的过程中，存在着各种热损失，加热板5需要加热到接近1000℃才能够维持薄膜生长所需的温度，而喷淋板3的温度只需要控制在300℃。
31.参照图1至图3，为了控制喷淋板3的温度，本实施例中在喷淋板3和冷却板4内均设置有冷却管道；根据冷却介质的不同，冷却管道可以分为气冷管道和液冷管道；喷淋板3内的冷却管道可以为气冷管道或者液冷管道，冷却板4内的冷却管道可以为气冷管道或者液冷管道，同时喷淋板3与冷却板4之间可以形成气液组合、气气组合、液液组合或者液气组合；本实施例中喷淋板3内为气冷管道，冷却板4内为液冷管道，液体冷却介质为水。
32.参照图1和图2，冷却板4通过管道和冷水机相连，通过水循环给喷淋板3降温；本实施例中冷却板4内设置有两个冷却管道，分别为第一液冷管道42和第二液冷管道43；冷却板4侧壁开设有与第一液冷管道42连通的第一液冷进口421和第一液冷出口422，以及与第二液冷管道43连通的第二液冷进口431和第二液冷出口432；第一液冷进口421、第一液冷出口422、第二液冷进口431以及第二液冷出口432均位于冷却板4同一侧壁。
33.参照图2，本实施例中第一液冷管道42和第二液冷管道43分别连接有流量计，从而可以单独控制冷却水流量；第一液冷管道42和第二液冷管道43均呈u型，且本实施例中第一液冷管道42和第二液冷管道43的介质流动方向相反；两路管道的介质流动方向相反，在循环的过程中，能够提高热交换的均匀性，使温度更加稳定。
34.参照图3，本实施例中喷淋板3内设置有两个冷却管道，分别为第一气冷管道32和第二气冷管道33；喷淋板3侧壁开设有与第一气冷管道32连通的第一气冷进口和第一气冷出口322，以及与第二气冷管道33连通的第二气冷进口331和第二气冷出口；第一气冷出口322与第二气冷进口331位于喷淋板3同一侧壁，第一气冷进口与第二气冷出口位于喷淋板3同一侧壁，且两个侧边呈相对设置。
35.参照图3，本实施例中第一气冷管道32和第二气冷管道33的介质流动方向相反，则在循环的过程中能够提高热交换的均匀性，使温度更加稳定；第一气冷管道32和第二气冷管道33分别连接有气体流量计，从而可以单独控制气体流量；第一气冷管道32和第二气冷管道33配合，能够环绕开口槽31，从而能够冷却整个喷淋孔区域。
36.参照图1和图3，第一气冷管道32和第二气冷管道33均靠近喷淋板3底壁，本实施例中喷淋板3的厚度为15mm，气冷管道的直径为8mm，而气冷管道的轴线距离喷淋板3底壁的距离为6mm，距离喷淋板3顶壁的距离为9mm；气冷管道不是在喷淋板3的中间，而且是靠近喷淋板3底壁，其目的是为了接近喷淋孔，提高气冷降温效果，同时气冷管道靠近喷淋板3底壁也能够更加接近冷却板4，改善喷淋板3受热后轻微变形导致的与水平板4接触不好的情况，从而利于水冷降温；同时气冷管道靠近开口槽31内侧壁，本实施例中其轴线与开口槽31内侧壁的距离为6mm，目的是为了接近喷淋孔，来提高气冷降温效果。
37.工作原理如下：
38.本实用新型通过冷却板4水冷循环降温，可以单独通过流量计控制水流量，进行粗调，同时结合喷淋板3自身气冷降温，可以通过气体流量计进行单独控制，进行精调；即使当喷淋板3出现轻微变形，造成与冷却板4接触不好时，也可以通过大幅度增大气体流量，减少水流量，来进行精准控温，从而减少喷淋板3温度波动对薄膜的影响。