[发明专利]空间催化式化学气相沉积设备

说明书

本发明的空间催化式化学气相沉积设备，其包括进气装置，所述进气装置包括：向基材输送的反应气出口及催化剂出口，隔离装置，其分布在催化剂气体周围，隔离装置使得催化剂气体在隔离装置围成的空间内分布得到精确控制，两反应气体在该催化剂集中的空间内的混合反应在空间上实现局域化；基于本发明设计，通过硬件设计控制催化剂在局域化空间的浓度分布，同时控制两侧反应气体扩散到该空间的进入量，进而能够精确控制局域空间内催化反应的反应速率，通过进气装置与基材之间的相对运动，在基材上均匀沉积成膜。

技术领域

本发明涉及一种空间催化式化学气相沉积设备，特别是一种反应气体在催化剂所在局域空间内反应沉积，且反应沉积速率精确可调的空间催化式化学气相沉积设备。

背景技术

化学反应中的催化反应是现代化工能源行业的基石，如石油和煤的催化精炼，下游如有机塑料行业，绝大多数有机聚合物的单体聚合均用到催化反应。

将催化反应运用到化学气相沉积设备中制备各种功能薄膜一直是人们研究的热点。从广义上看，催化反应是将化学反应的活化能，典型如将所需的高温、高压等极端条件降低到适中的温度与压强。利用物理方法如等离子体催化、光催化、微波催化等等技术也能达到同样的目的，这类化学气相沉积设备可以归结到物理催化式化学气相沉积设备。不过一些行业需要的均匀沉积成膜面积越来越大，这些物理催化装置成本越来越高，而且设计难度越来越大。

直接用到催化剂的范例，典型如金属热丝化学气相沉积设备，其用到的是金属热丝的催化特性，适合的催化反应只是一部分，因而应用范围并不广。气态催化剂是催化剂中的一大分类，典型有金属有机化合物、有机小分子如吡啶基类、氮杂环卡宾等等，其范围能够涵盖大部分有机聚合催化反应。在气态催化剂的运用上，暂时没有相关量产化学气相沉积设备出现。这是由于假如没有特别设计，直接将气态催化剂通入化学气相沉积设备中，往往导致反应沉积成膜不均匀，因为催化剂能够降低反应活化能，加快反应速度，其浓度极大的影响反应沉积速率，其气流场分布需要特别处理，才能有效均匀的沉积成膜。

因此，为了克服上述问题，提出了本发明的技术方案。基于本发明设计，在两种反应气体之间插入催化剂气体，出气口呈阵列式排布，催化剂气体周围的硬件设计使得催化剂气体在局域空间内分布得到精确控制，同时控制两侧反应气体扩散到该空间的进入量，进而能够精确控制局域空间内催化反应的反应速率，通过进气装置与基材之间的相对运动，在基材上均匀沉积成膜。如此通过气态催化剂的运用，实现局域空间催化反应沉积速率精确可调的化学气相沉积设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反应气体在催化剂所在局域空间内反应沉积，且反应沉积速率精确可调的空间催化式化学气相沉积设备。

本发明的空间催化式化学气相沉积设备：

进气装置，含第一出气口，其用于向所述基材输送反应气体A；第二出气口用于向所述基材输送催化剂气体C；第三出气口，其用于向所述基材输送反应气体B，第四出气口，用于向所述基材输送催化剂气体C。

隔离装置，分布在催化剂气体C周围，隔离装置使得催化剂气体C在抽气槽装置围成的空间内分布得到精确控制，两反应气体在催化剂集中的空间内的混合反应实现空间上的局域化；

催化反应沉积局域化空间是指反应气体A与反应气体B的沉积反应发生在催化剂气体所在局域化空间。在局域化空间内，在催化剂作用下反应气体A与反应气体B混合参与在基材上的沉积反应，三者缺一不可；在局域化空间外，反应气体A与反应气体B不参与在基材上的反应沉积。

(ACBC)...式周期结构所需三种气体四个出气口以及分布在催化剂出气口周围的隔离装置组成最小周期复合结构单元，出气口(ACBC)m，m≥1。

(ACB)为最小结构单元。