[发明专利]一种含等离子体的气相沉积装置及其应用

说明书

本发明涉及一种含等离子体的气相沉积装置及其应用，包括依次连接的进气系统、反应系统和废气处理系统；所述的进气系统向反应腔原位供应反应气体，进行气相沉积；所述反应系统中的反应腔内设有等离子体发生器和反应腔加热器，通过等离子控制器和温度控制显示器分别控制和实时监控等离子体发生器和反应腔内温度，对基底进行等离子体处理和气相沉积过程。与现有技术相比，本发明在较为简单的条件下利用等离子体技术对材料表面处理，并进行可控的气相沉积反应过程，满足了多层次制备新复合材料的技术需求；操作简单、反应条件温和、装置结构简单并且绿色环保。

技术领域

本发明涉及材料制备和化学合成领域，尤其是涉及一种含等离子体的气相沉积装置及其应用。

背景技术

复合材料因具备多个单一材料的特点而得到了迅猛发展，其制备工艺至关重要。在诸多复合材料的制备方法中，气相沉积法通过在一定条件下将气体反应物沉积在另一反应物表面，得到包覆结构或核壳结构的复合材料，这种气相方法得到的沉积层厚度均匀可控，可用于复合材料的制备。

目前，化学气相沉积和原子层沉积是最常见的两种气相沉积法技术。化学气相沉积要求反应物本身为气体，而原子层沉积技术需要气相前驱体脉冲交替地通入反应器、在基底上化学吸附并发生表面反应，条件苛刻，液体反应物的使用受到限制，且化学活性低的基底(如碳布等)上难以沉积或沉积层易脱落，难以合成有稳定包覆结构或核壳结构的复合材料。

等离子体能提供足够高的能量引起分子激发、电离、化学键断裂或重组，快速、高效地改变材料表面性能，利于材料表面的气相沉积。区别于已有的物理气相沉积，等离子体技术有助于形成稳定的包覆结构或核壳结构，扩大基底物选择范围。

已有的等离子体化学气相沉积技术要求反应物为气体，限制了液体反应物的使用及其气相沉积。另外，温度影响液体反应物的气相沉积过程，尤其是在低压的情况下更易影响液体反应物的气化程度。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提出一种含等离子体的气相沉积反应装置，在较为简单的条件下利用等离子体技术对材料表面处理，并进行可控的多层次的气相沉积反应，满足了制备新的复合材料的技术需求，同时通过实时温度监控和调节，可实现高效的等离子气相沉积过程。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明中含等离子体的气相沉积装置，包括依次连接的进气系统、反应系统和废气处理系统；

所述反应系统包括反应腔，所述反应腔中设有等离子体发生器和反应腔加热器，所述反应腔外部设有等离子体控制器和温度控制显示器，所述等离子体控制器与所述等离子体发生器电连接，所述温度控制显示器与所述反应腔加热器电连接，在设定温度后实时显示并控制反应腔内温度，基底置于反应腔中，进行等离子体气相沉积处理过程；

所述进气系统每条气路能直接通入气体，还能够向反应腔中原位供应反应气体，实现多层次的气相沉积；

所述废气处理系统向反应腔和进气系统提供真空环境并处理反应腔和进气系统中排出的尾气。

进一步地，温度控制显示器包括触屏显示器和微处理器，微处理器和显示器构成人机交互，所述微处理器与反应腔加热器电连接，通过电信号控制反应腔加热器的功率，以此实现温度的程序性调变。反应腔中设有热电偶，热电偶与微处理器电连接。

进一步地，所述微处理器为ARM处理器。

进一步地，所述进气系统与反应系统之间、反应系统与废气处理系统之间均通过电磁阀实现隔断或开度调整。

进一步地，所述进气系统包括依次连接的液体蒸发腔和气体稳定腔，所述液体蒸发腔中盛放有反应物液体。