[实用新型]液相外延用双层石英管反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种反应装置，进一步是指用于III/V族或II/IV族化合物液相外延(LPE)的反应装置。

背景技术

气相外延(VPE)、液相外延(LPE)、分子束外延(MBE)和金属有机化合物气相外延(MOCVD)都是常用的薄膜外延技术。液相外延(LPE)方法虽然使用较早，但因具有良好的经济性和尚可的成膜质量，至今仍被广泛采用，是一种工业化的经济实用技术。其外延生长的基本原理是：将一块加热至适当温度的衬底晶片，浸渍到含有III/V族或II/IV族元素的液态化合物中，通过降温结晶在衬底上生长出具有特定组分、特定厚度、特定电学和光学参数的薄膜材料。

LPE外延生长需要在还原气氛中进行，一般采用氢气(H₂)建立还原气氛，为保持液态反应物不受杂质的污染，通常采用高纯氢气。但仅仅采用高纯氢气是不够的，还应当让氢气流动，使氢气时时刻刻保持新鲜地流过液态反应物，对用于生产的外延反应装置还要考虑气流应均匀地稳定地流过液态反应物，只有这样才能保证外延片不受污染而密度、组分分布均匀，否则将得不到满足要求的外延薄膜材料。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是，提出一种液相外延用双层石英管反应器，它能将氢气导向流动，使氢气稳定而均匀地流过液态反应物，从而实现均匀地外延。

本实用新型的技术方案是，所述液相外延用双层石英管反应器的结构为：它有一端设有出气口而另一端为封闭端的外石英管，两端均为敞口的内石英管置于该外石英管中且所述内石英管的一端外侧与该外石英管设有出气口的一端成密封连接，所述内石英管的另一端及其管体外壁与所述外石英管的内壁之间留有间隙，装有晶片的晶片舟置于所述内石英管中。

以下对本实用新型进一步说明。

参见图1，本实用新型所述液相外延用双层石英管反应器的结构为：它有一端设有出气口5而另一端为封闭端的外石英管2，两端均为敞口的内石英管1置于该外石英管2中且所述内石英管1的一端6外侧与该外石英管2设有出气口5的一端成密封连接，所述内石英管1的另一端及其管体外壁与所述外石英管2的内壁之间留有间隙，装有晶片4的晶片舟3置于所述内石英管1中。

本实用新型的设计原理是：采用双层石英管，在内石英管1的内部让氢气从一端经晶片舟流向另一端，而在内石英管1的外部即两层石英管之间的夹层则让氢气从所述另一端流向该一端，使气体单向被迫按通道流动，同时控制气流和进气嘴、出气嘴的分布，使气流稳定而均匀地流动。具体来说，如图1中箭头所示，气体从内石英管1的一端(左端)6处进入内石英管1内部(即反应室)，经晶片舟3流到内石英管1的右端，再经内石英管1的外部即内石英管1和外石英管2之间的夹层流向外石英管2的左端，最终从外石英管2左端的出气口5流向外部。内石英管1为两端开口的管体，外石英管2除出气口6之外其余处均封闭，且其左端与内石英管1封闭焊接。气体在整个管内导向流动，不会外泄，这使晶片舟3周围的气体始终新鲜纯净。在一端(进气端)6处的进气嘴设计为分布式的，并且流量可控，因而流进内石英管1的气流是上下左右呈层流均匀分布的。

由以上可知，本实用新型为一种液相外延用双层石英管反应器，它能将氢气导向流动，使氢气稳定而均匀地流过液态反应物(晶片)，从而实现均匀地外延。

附图说明：

图1是本实用新型一种实施例的结构示意图，其中箭头为气体流向。

在附图中：

1-内石英管，2-外石英管，3-晶片舟，

4-晶片，5-出气口，6-一端。

具体实施方式：

按照图1和上述结构的液相外延用双层石英管反应器，为用于液相外延设备的反应装置，它有一端设有出气口5而另一端为封闭端的外石英管2，两端均为敞口的内石英管1置于该外石英管2中且所述内石英管1的一端6外侧与该外石英管2设有出气口5的一端成密封连接，所述内石英管1的另一端及其管体外壁与所述外石英管2的内壁之间留有间隙，装有晶片4的晶片舟3置于所述内石英管1中。

在该装置中，内石英管1即作为晶片舟3的悬臂承载装置，又承担气流导向作用，内石英管1为圆形，外径Φ90mm，壁厚5mm，长800mm；外石英管2亦为圆形，外径Φ110mm，壁厚5mm，长850mm；利用该项装置，由于进出气体布置在整个反应器的一端，使整机结构紧凑，缩小了占地尺寸。将其应用于HgCdTe外延材料的生长，经测试材料组分均匀，厚度一致。