一种二维半导体材料合成装置

本发明涉及半导体加工，具体涉及一种二维半导体材料合成装置。

背景技术：

1、为了制造二维半导体材料的单晶,需要将合成材料真空密封在密封的安瓿中并在电炉中将温度升高到熔点以上来直接合成的。此法是最简单的合成方法,优点是安瓿形状和设备简单,不易压制。特别是合成时的蒸气压很高,蒸气压突然升高,安瓿的内部压力超过了安瓿的强度，容易导致安瓿破裂。作为解决这个缺点的尝试,例如,将装有原料的石英安瓿放入金属圆筒中,将与安瓿中原料相当的材料填充在圆筒和安瓿之间,加热,并在内部加压。一种通过外部施加与增加量相对应的压力来防止安瓿破裂的方法,一种确定与石英安瓿内部压力相对应的压力的方法根据原料二维半导体材料的蒸气压,但是现有的方法中均不具有使得安瓿内外恒压的作用，为了解决上述问题，本发明中提出了一种二维半导体材料合成装置。

技术实现思路

1、(1)要解决的技术问题

2、本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种二维半导体材料合成装置，以解决上述技术问题。

3、(2)技术方案

4、为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：

5、一种二维半导体材料合成装置，将两种或多种待合成材料密封在双重密封容器内，对所述双重密封容器内增压；将所述双重密封容器放入高压炉中,一边施加与所述双重密封容器内的压力相称的压力一边加热，以使待合成材料反应以直接合成二维材料；其中，所述双重密封容器包括由石英制成的内容器和石英容器，且所述内容器和所述石英容器之间设置有恒压机构。

6、进一步地，所述恒压机构包括设于所述内容器和石英容器之间的支撑管，所述支撑管用于所述内容器和石英容器的连通，所述支撑管的两端均活动设置有移动活塞，且两个移动活塞相互靠近的一侧均固定设置有横向档杆，所述横向档杆的侧壁固定连接有直齿条，且直齿条与驱动齿轮想啮合，所述驱动齿轮固定套设在转动杆外，且转动杆转动设置在支撑管内，所述支撑管的内侧壁上设置有若干个u形泄压孔。

7、进一步地，所述恒压机构还包括支撑组件，所述支撑组件包括横向档杆上的滑动槽，所述滑动槽内滑动设置有滑动块，且滑动块的侧壁固定连接有第一支撑弹簧的一端，所述第一支撑弹簧的另一端固定连接在滑动槽的侧壁上，所述滑动块位于滑动槽外的一端固定连接有竖向档杆，所述竖向档杆的自由端固定连接在支撑管的内侧壁上。

8、进一步地，所述支撑管内设置有若干个与移动活塞和u形泄压孔相匹配的限位阻挡机构。

9、进一步地，所述限位阻挡机构包括固定在支撑管内侧壁上的第一限位阻挡块，以及固定连接在第一限位阻挡块的侧壁上的导向支撑组件，所述导向支撑组件的自由端固定连接有第二限位阻挡块，且第二限位阻挡块相对第一限位阻挡块可移动设置。

10、进一步地，所述导向支撑组件包括导向支撑杆、导向支撑筒和导向支撑弹簧，所述导向支撑杆活动插接在导向支撑筒内，所述导向支撑弹簧缠绕连接在导向支撑杆外，且导向支撑弹簧的两端分别固定连接在导向支撑杆的侧壁上和导向支撑筒的外侧壁上。

11、进一步地，所述第一限位阻挡块和第二限位阻挡块之间设置有控制机构。

12、进一步地，所述控制机构包括固定设置在第一限位阻挡块侧壁上的固定槽，以及固定在所述固定槽内的第一电极触片，所述控制机构还包括固定在第二限位阻挡块侧壁上的连接杆，切连接杆的自由端固定连接有第二电极触片，所述第二电极触片与第一电极触片相匹配设置。

13、进一步地，所述限位阻挡机构内设置有防移动机构。

14、进一步地，所述防移动机构包括抵触杆，所述抵触杆活动插接在移动孔内，且移动孔开设在第二限位阻挡块上，所述抵触杆外缠绕连接有第二支撑弹簧，且第二支撑弹簧的两分别固定连接在抵触杆的侧壁上和第二限位阻挡块的侧壁上，所述抵触杆上铰接有推拉杆的一端，且推拉杆的另一端铰接在锁定杆的上端面上，所述锁定杆活动插接在第一安装杆上，且第一安装杆固定设置在第一限位阻挡块的侧壁上，所述锁定杆外缠绕连接有第三支撑弹簧，且第三支撑弹簧的两端分别固定连接在锁定杆的侧壁上和第一安装杆的侧壁上，所述第一安装杆上开设有移动槽，且移动槽内活动插接有第二安装杆，所述第二安装杆固定设置在第二限位阻挡块的侧壁上，所述第二安装杆外缠绕连接有第四支撑弹簧，且第四支撑弹簧的两端分别固定连接在第二安装杆的侧壁上和第一安装杆的侧壁上。

15、(3)有益效果：

16、本发明对现有的二维半导体材料合成精准合成装置结构进行改进，改进后的半导体合成装置能够实现安瓿内外智能恒压的作用，从而防止安瓿内外压力差过大，避免安瓿发生破裂，从而延长安瓿的使用寿命，降低生产成本。

17、本发明设置的恒压机构，用于平衡内容器和石英容器的压强，具体地，当内容器或石英容器内的压强大于彼此时，均会推着移动活塞向支撑管内运动，移动活塞的运动，会通过横向档杆和直齿条驱动驱动齿轮发生旋转，驱动齿轮的旋转，会通过另一个直齿条和横向档杆带着另一个移动活塞也向支撑管内运动，当移动活塞运动到u形泄压孔的两个泄压口之间时，支撑管连通内容器和石英容器，从而实现达到泄压的作用，使得内容器和石英容器达到智能恒压的效果。

18、本发明设置的支撑组件，用于起到导向限位的作用，具体地，通过支撑组件的设置，能够确保横向档杆在支撑管内运动时，只能够在水平方向上左右移动，这样可以保证移动活塞只能发生水平方向的运动，同时，在恒压过程完成以后，能够提供推动力，推着移动活塞复位到初始状态。

19、本发明设置的限位阻挡机构，用于对移动活塞起到限位阻挡的作用，在泄压过程中，能够使得移动活塞始终运动到u形泄压孔的两个泄压口之间，确保设备泄压过程的顺利进行。

20、本发明设置的控制机构，用于智能控制设备对内容器和石英容器的压力输入与断开，具体地，当内容器或石英容器内压力大于彼此时，会在移动活塞的推动下，使得第二限位阻挡块向第一限位阻挡块靠近，在该靠近的过程中，会使得第二电极触片向第一电极触片靠近，当第一电极触片与第二电极触片接触时，断开电路接通，控制外界增压装置断开对内容器或石英容器内压力的增强，这样可以有效防止内容器和石英容器之间的压力差过大，从而对内容器或石英容器起到保护的作用。

21、本发明设置的防移动机构，用于防止设备发生的错误控制，具体地，在设备发生震动时，会使得第二限位阻挡块向第一限位阻挡块靠近，这样会存在第一电极触片和第二电极触片接触的情况发生，这样就会导致设备的错误控制的情况发生，而防移动机构的设置，能够避免由于震动作用，导致的设备错误控制的情况发生，从而使得该设备能够更加精准的被控制，并且该防移动机构的结构设计合理，只有在防移动机构被移动活塞抵触时，才会解锁使得第二限位阻挡块能够向第一限位阻挡块的方向运动，从而完成正确的控制过程。

技术特征：

1.一种二维半导体材料合成装置，其特征在于，将两种或多种待合成材料密封在双重密封容器内，对所述双重密封容器内增压；将所述双重密封容器放入高压炉中,一边施加与所述双重密封容器内的压力相称的压力一边加热，以使待合成材料材料反应以直接合成二维半导体材料；其中，所述双重密封容器包括由石英制成的内容器和石英容器，且所述内容器和所述石英容器之间设置有恒压机构。

2.如权利要求1所述的二维半导体材料合成装置，其特征在于：所述恒压机构(5)包括设于所述内容器(1)和石英容器(3)之间的支撑管(58)，所述支撑管(58)用于所述内容器(1)和石英容器(3)的连通，所述支撑管(58)的两端均活动设置有移动活塞(56)，且两个移动活塞(56)相互靠近的一侧均固定设置有横向档杆(54)，所述横向档杆(54)的侧壁固定连接有直齿条(53)，且直齿条(53)与驱动齿轮(51)想啮合，所述驱动齿轮(51)固定套设在转动杆(52)外，且转动杆(52)转动设置在支撑管(58)内，所述支撑管(58)的内侧壁上设置有若干个u形泄压孔(57)。

3.如权利要求2所述的二维半导体材料合成装置，其特征在于：所述恒压机构(5)还包括支撑组件(55)，所述支撑组件(55)包括横向档杆(54)上的滑动槽(551)，所述滑动槽(551)内滑动设置有滑动块(552)，且滑动块(552)的侧壁固定连接有第一支撑弹簧(553)的一端，所述第一支撑弹簧(553)的另一端固定连接在滑动槽(551)的侧壁上，所述滑动块(552)位于滑动槽(551)外的一端固定连接有竖向档杆(554)，所述竖向档杆(554)的自由端固定连接在支撑管(58)的内侧壁上。

4.如权利要求2所述的二维半导体材料合成装置，其特征在于：所述支撑管(58)内设置有若干个与移动活塞(56)和u形泄压孔(57)相匹配的限位阻挡机构(6)。

5.如权利要求4所述的二维半导体材料合成装置，其特征在于：所述限位阻挡机构(6)包括固定在支撑管(58)内侧壁上的第一限位阻挡块(61)，以及固定连接在第一限位阻挡块(61)的侧壁上的导向支撑组件(62)，所述导向支撑组件(62)的自由端固定连接有第二限位阻挡块(63)，且第二限位阻挡块(63)相对第一限位阻挡块(61)可移动设置。

6.如权利要求5所述的二维半导体材料合成装置，其特征在于：所述导向支撑组件(62)包括导向支撑杆(621)、导向支撑筒(622)和导向支撑弹簧(623)，所述导向支撑杆(621)活动插接在导向支撑筒(622)内，所述导向支撑弹簧(623)缠绕连接在导向支撑杆(621)外，且导向支撑弹簧(623)的两端分别固定连接在导向支撑杆(621)的侧壁上和导向支撑筒(622)的外侧壁上。

7.如权利要求5所述的二维半导体材料合成装置，其特征在于：所述第一限位阻挡块(61)和第二限位阻挡块(63)之间设置有控制机构(7)。

8.如权利要求7所述的二维半导体材料合成装置，其特征在于：所述控制机构(7)包括固定设置在第一限位阻挡块(61)侧壁上的固定槽(71)，以及固定在所述固定槽(71)内的第一电极触片(72)，所述控制机构(7)还包括固定在第二限位阻挡块(63)侧壁上的连接杆(74)，切连接杆(74)的自由端固定连接有第二电极触片(73)，所述第二电极触片(73)与第一电极触片(72)相匹配设置。

9.如权利要求5所述的二维半导体材料合成装置，其特征在于：所述限位阻挡机构(6)内设置有防移动机构(8)。

10.如权利要求9所述的二维半导体材料合成装置，其特征在于：所述防移动机构(8)包括抵触杆(81)，所述抵触杆(81)活动插接在移动孔(82)内，且移动孔(82)开设在第二限位阻挡块(63)上，所述抵触杆(81)外缠绕连接有第二支撑弹簧(83)，且第二支撑弹簧(83)的两分别固定连接在抵触杆(81)的侧壁上和第二限位阻挡块(63)的侧壁上，所述抵触杆(81)上铰接有推拉杆(84)的一端，且推拉杆(84)的另一端铰接在锁定杆(85)的上端面上，所述锁定杆(85)活动插接在第一安装杆(87)上，且第一安装杆(87)固定设置在第一限位阻挡块(61)的侧壁上，所述锁定杆(85)外缠绕连接有第三支撑弹簧(86)，且第三支撑弹簧(86)的两端分别固定连接在锁定杆(85)的侧壁上和第一安装杆(87)的侧壁上，所述第一安装杆(87)上开设有移动槽(88)，且移动槽(88)内活动插接有第二安装杆(89)，所述第二安装杆(89)固定设置在第二限位阻挡块(63)的侧壁上，所述第二安装杆(89)外缠绕连接有第四支撑弹簧(810)，且第四支撑弹簧(810)的两端分别固定连接在第二安装杆(89)的侧壁上和第一安装杆(87)的侧壁上。

技术总结
本发明涉及一种二维半导体材料合成装置，将两种或多种二维半导体材料密封在双重密封容器内，对所述双重密封容器内增压；将所述双重密封容器放入高压炉中,一边施加与所述双重密封容器内的压力相称的压力一边加热，以使待合成材料反应以直接合成准半导体材料；其中，所述双重密封容器包括由石英制成的内容器和石英容器，且所述内容器和所述石英容器之间设置有恒压机构；本发明对现有的二维半导体材料合成精准合成装置结构进行改进，改进后的半导体合成装置能够实现安瓿内外智能恒压的作用，从而防止安瓿内外压力差过大，避免安瓿发生破裂，从而延长安瓿的使用寿命，降低生产成本。

技术研发人员：高枫林,肖金彪,张俊阳
受保护的技术使用者：湘潭大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15