一种雾化辅助CVD薄膜制备装置雾流控制方法

本发明涉及薄膜制备，具体涉及一种雾化辅助cvd薄膜制备装置雾流控制方法。

背景技术：

1、近年来，雾化学气相沉积法(mistchemicalvapordeposition，mistcvd)在薄膜制备领域中逐渐受到广泛关注。尤其是在半导体薄膜制备领域中，雾化辅助cvd方法制备得到薄膜通常展示出优越的结晶性，具有较好的成膜取向。雾化辅助cvd方法经过十数年的发展，已经有大量的研究与报道可以证明，其在电子级高品质单晶薄膜的制备上展现出优越的前景。在雾化辅助cvd方法中，雾流状态的调控是能否获得高品质薄膜的关键。无论是科研还是生产，趋于稳定、层流状的雾流流动状态总是输出高品质单晶薄膜的重要保证。在雾化辅助cvd方法中，气溶胶颗粒通常是由固定频率超声换能片振动产生，再经过输运通道进入反应腔体内进行反应生长成膜。而由超声换能片直接产生的气溶胶颗粒流动状态通常是混乱且无序的，其在载气的输运下直接参与反应，往往不会得到晶格排列较为有序的高品质薄膜。所以，为了解决上述问题，并提升制备薄膜的结晶质量与表面形貌，有必要提出一种基于雾化辅助cvd的雾流控制方法。

技术实现思路

1、针对目前存在的技术问题，本发明提供一种雾化辅助cvd薄膜制备装置雾流控制方法，其目的在于改善雾化辅助cvd装置中雾流的流动状态，从而使进入反应腔室中的气溶胶颗粒能够以更平稳的状态参与反应，极大的减小了紊流对薄膜制备的不利影响，提高薄膜制备的结晶质量与表面形貌。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种雾化辅助cvd薄膜制备装置雾流控制方法，所述雾化辅助cvd薄膜制备装置包括载气供给系统、雾化源系统、反应腔室、抽气泵和压差计，所述载气供给系统的出口端与所述雾化源系统的进口端连通，所述雾化源系统的出口端与所述反应腔室的进口端连通，所述反应腔室的出口端与所述抽气泵连通，所述压差计连通所述反应腔室的进口端与出口端，所述反应腔室具有导流细通道，该导流细通道位于所述反应腔室的进口端与出口端之间；使载气按照预设速率进入雾化源系统，载气进入雾化源系统后，携带前驱体气溶胶颗粒进入反应腔室，进入反应腔室的导流细通道内的雾流流速不断提升，使进入反应腔室进口端的气溶胶颗粒不断累积，进入导流细通道内的雾流参与反应沉积薄膜；接着抽气泵工作抽离残余气体，使反应腔室出口端抽离气体速率高于经过导流细通道进入反应腔室出口端的雾流速率，从而导致反应腔室出口端压强不断减小，并在反应腔室出口端与进口端之间产生压力差，通过压差计示数反馈，调整载气供给系统的质量流量计预设速率与抽气泵功率，使压差计示数维持在规定范围，开始薄膜生长；薄膜生长结束后，关闭抽气泵、关闭载气供给系统，取出薄膜。

4、优选的，所述导流细通道入口端的角度为10°-20°。

5、优选的，所述导流细通道的高度为0.8mm-1.5mm，所述导流细通道的长度为150mm-160mm。

6、优选的，所述压差计示数维持的压差范围为10pa-40pa。

7、优选的，所述载气的预设速率为2l/min-4l/min。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果：

9、(1)本方案采用导流细通道作为反应腔室，使反应腔室进口端与出口端的压差变化更灵敏，使雾化辅助cvd薄膜制备装置中构造可控压力差难度降低，并具有对湍流再层流化的作用，使前驱体气溶胶颗粒能以更稳定的流速环境参与反应，提升薄膜制备质量；

10、(2)本方案采用抽气泵作为后流控制系统，使雾化辅助cvd中构造可控压力差来源加倍，增加雾化辅助cvd装置中压力差的可控性，并进一步提升可控压差的灵敏度，降低对载气速率的要求和超声换能片负荷，提高安全性与经济性；(3)本方案采用压差计，能够实时检测雾化辅助cvd薄膜制备装置中反应腔室两端压力差变化，并通过压差计示数反馈及时调整质量流量计预设速率与抽气泵功率，使压力差维持在适当的范围，进而控制雾流流速与状态。

技术特征：

1.一种雾化辅助cvd薄膜制备装置雾流控制方法，其特征在于：所述雾化辅助cvd薄膜制备装置包括载气供给系统、雾化源系统、反应腔室、抽气泵和压差计，所述载气供给系统的出口端与所述雾化源系统的进口端连通，所述雾化源系统的出口端与所述反应腔室的进口端连通，所述反应腔室的出口端与所述抽气泵连通，所述压差计连通所述反应腔室的进口端与出口端，所述反应腔室具有导流细通道，该导流细通道位于所述反应腔室的进口端与出口端之间；使载气按照预设速率进入雾化源系统，载气进入雾化源系统后，携带前驱体气溶胶颗粒进入反应腔室，进入反应腔室的导流细通道内的雾流流速不断提升，使进入反应腔室进口端的气溶胶颗粒不断累积，进入导流细通道内的雾流参与反应沉积薄膜；接着抽气泵工作抽离残余气体，使反应腔室出口端抽离气体速率高于经过导流细通道进入反应腔室出口端的雾流速率，从而导致反应腔室出口端压强不断减小，并在反应腔室出口端与进口端之间产生压力差，通过压差计示数反馈，调整载气供给系统的质量流量计预设速率与抽气泵功率，使压差计示数维持在规定范围，开始薄膜生长；薄膜生长结束后，关闭抽气泵、关闭载气供给系统，取出薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种雾化辅助cvd薄膜制备装置雾流控制方法，其特征在于：所述导流细通道入口端的角度为10°-20°。

3.根据权利要求2所述的一种雾化辅助cvd薄膜制备装置雾流控制方法，其特征在于：所述导流细通道的高度为0.8mm-1.5mm，所述导流细通道的长度为150mm-160mm。

4.根据权利要求1所述的一种雾化辅助cvd薄膜制备装置雾流控制方法，其特征在于：所述压差计示数维持的压差范围为10pa-40pa。

5.根据权利要求1所述的一种雾化辅助cvd薄膜制备装置雾流控制方法，其特征在于：所述载气的预设速率为2l/min-4l/min。

技术总结
本发明公开了一种雾化辅助CVD薄膜制备装置雾流控制方法，使载气按照预设速率进入雾化源系统，然后携带前驱体气溶胶颗粒进入反应腔室，进入反应腔室的导流细通道内的雾流流速不断提升，雾流在导流细通道内参与反应沉积薄膜；接着抽气泵工作抽离残余气体，使反应腔室出口端抽离气体速率高于经过导流细通道进入反应腔室出口端的雾流速率，通过压差计示数反馈，调整载气供给系统的质量流量计预设速率与抽气泵功率，使压差计示数维持在规定范围，开始薄膜生长。本发明通过改善雾化辅助CVD装置中雾流的流动状态，从而使进入反应腔室中的气溶胶颗粒能够以更平稳的状态参与反应，减小了紊流对薄膜制备的不利影响，提高薄膜制备的结晶质量与表面形貌。

技术研发人员：肖黎,樊俊良,秦源涛,严昊,龚恒翔
受保护的技术使用者：重庆理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15