專利名稱：火焰噴霧熱分解薄膜制備設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制備薄膜的設備，尤其涉及一種火焰噴霧熱分解的方法 制備薄膜的設備。
背景技術：
薄膜制備的方法有很多種，如溶膠凝膠法、化學氣相沉積、金屬有機鹽沉 積等化學方法，還包括液相外延、賊射、蒸發(fā)等物理方法，現在還常采用一 種噴霧熱分解法來制備薄膜，這種方法使用圖1所示的設備，用這種方法制備薄膜時，將配制好的溶液經壓縮空氣霧化器A4霧化后，在載流氣體的帶動 下，通過噴嘴Al噴進放置有被加熱基板A2的容器中，使霧化體經電熱絲A3 烘烤后揮發(fā)去溶劑并一步分解沉積在基板上成膜，在基板上獲得光潔明亮的 薄膜。從上述對現有噴霧熱分解法制備薄膜的過程中，發(fā)明人發(fā)現上述現有技 術至少存在以下問題由于噴霧成膜的過程為一層層逐漸進行，因此導致最后形成的薄膜厚度 不均勻，常常出現中間部分已達到厚度要求，而薄膜周邊的厚度卻未達到要 求，且制備薄膜的速度較慢，因此上述的噴霧熱分解法所用的設備無法制備 出厚度均勻符合要求的薄膜，同時存在工作效率不高的缺點。發(fā)明內容本發(fā)明實施方式提供了 一種火焰噴霧熱分解薄膜制備設備，該設備可以 直接將制備薄膜的材料用火焰燃燒噴射的方式，噴射到襯底上方便快速的制備厚度均勻的薄膜。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的本發(fā)明實施方式提供了一種火焰噴霧熱分解薄膜制備設備，該設備包括火焰噴嘴、下平臺、襯底、上平臺、燃料供給裝置、燃料調節(jié)器、霧化 裝置、霧化調節(jié)器、移動調整裝置、測溫裝置和抽氣裝置構成；下平臺上設有圍壁，上平臺通過移動調整裝置設置在下平臺的圍壁上， 與所述下平臺及圍壁形成反應室；上平臺上設有火焰噴嘴，火焰噴嘴的噴霧口及火焰口設置在所述反應室 內，與下平臺上設置的襯底相對應，火焰噴嘴的進料管通過管路及霧化調節(jié) 器與霧化裝置連接；火焰噴嘴的燃料管通過管路及燃料調節(jié)器與燃料供給裝置連接；下平臺上的襯底處設有測溫裝置，下平臺上設有與所述反應室內部連通 的抽氣孔，抽氣孔與抽氣裝置連接。 所述火焰噴嘴進一步包括火焰噴嘴本體內設有進料管、燃料管、冷卻管和回流管；燃料管在火焰 噴嘴本體內分為兩路，兩路燃料管的出焰口與進料管的噴霧口匯聚；冷卻管與回流管設在燃料管周圍的火焰噴嘴本體上，冷卻管與回流管連通。 所述火焰噴嘴還包括螺旋冷卻管，圍繞在火焰噴嘴本體出焰口處的燃料管外周圍，螺旋冷卻 管的 一端與冷卻管連接，螺旋冷卻管的另 一端與回流管連接。 所述設備還包括冷卻裝置，冷卻裝置的出流口與回流口分別通過管路與所述火焰噴嘴的 冷卻管與回流管連接。所述冷卻裝置為循環(huán)水冷裝置。所述火焰噴嘴進一步包括火焰噴嘴本體內設有進料管、燃料管；燃料管在火焰噴嘴本體內分為兩 路，兩路燃料管的出焰口與進料管的噴霧口匯聚。 所述火焰噴嘴本體采用耐高溫金屬材料制備。所述測溫裝置為熱電偶，熱電偶設置在所述下平臺上的襯底下面，通過 導線與溫度計量器連接。所述燃料調節(jié)器、和霧化調節(jié)器均釆用調節(jié)閥。 所述霧化裝置采用空氣壓縮霧化器或超聲波霧化器。由上述本發(fā)明實施例提供的技術方案可以看出，本發(fā)明實施方式通過霧 化裝置和燃料供給裝置將燃料和制備薄膜的霧化后的材料通過火焰噴嘴噴出 到襯底上，在火焰燃料的高溫作用下，以火焰噴霧熱分解的方式在襯底上形 成薄膜。該設備可以通過火焰噴嘴噴出燃料燃燒，將從進料管進入的霧化薄 膜材料經噴霧口中噴出后經出焰口的高溫火焰分解后噴射到襯底上形成均勻 的薄膜，且火焰可以對形成的薄膜直接加熱退火，甚至可制備較大面積的薄 膜，亦可直接在墻體上制備薄膜。該設備結構簡單、使用方便、可快速制備 薄膜。


圖1為現有技術提供的噴霧熱分解法制備薄膜的設備的結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例一的薄膜制備i殳備的結構示意圖；圖3為本發(fā)明實施例一的薄膜制備設備的火焰噴嘴的結構示意4為本發(fā)明實施例二的薄膜制備設備的結構示意圖；圖5為本發(fā)明實施例二的薄膜制備設備的火焰噴嘴的結構示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明實施方式提供的是一種火焰噴霧熱分解薄膜制備設備，該設備將 霧化裝置輸入到火焰噴嘴中的霧化薄膜材料經噴霧口 ，與燃料供給裝置供給 的燃料在出焰口處噴出并燃燒，可以直接將霧化后的材料通過火焰噴嘴噴出 到襯底上形成薄膜。該設備結構簡單，使用非常方便，通過火焰噴嘴噴出火 焰時將進料管的噴霧口的噴出材料高溫分解后直接噴到襯底上快速形成薄 膜。且可以通過霧化調節(jié)器調節(jié)霧化裝置的霧化材料供應量及燃料調節(jié)器調 節(jié)燃料供給裝置的燃料供應量，達到控制形成薄膜的厚度和制備時間。為便于理解，下面結合附圖及具體實施例進行詳細說明。實施例一如圖2所示，本實施例提供了一種火焰噴霧熱分解薄膜制備設備，可以以 火焰噴霧熱分解的方式制備薄膜，該設備具體包括火焰噴嘴l、下平臺3、襯底2、上平臺8、燃料供給裝置5、燃料調節(jié)器 2、霧化裝置6、霧化調節(jié)器IO、移動調整裝置7、測溫裝置和抽氣裝置15構 成；下平臺3上設有圍壁9，圍壁與下平臺3圍一個杯狀的腔體結構，圍壁可以 采用石英材料制備，上平臺8通過移動調整裝置7設置在下平臺3的圍壁9上， 與所述下平臺3及圍壁9形成反應室；上平臺8上設有火焰噴嘴1 ，火焰噴嘴l的噴霧口及火焰口設置在所述反應 室內，與下平臺3上設置的襯底2相對應，火焰噴嘴l的進料管通過管路及霧化 調節(jié)器IO (可以采用調節(jié)閥)與霧化裝置5連接；火焰噴嘴l的燃料管通過管 路及燃料調節(jié)器ll (可以采用調節(jié)閥)與燃料供給裝置6連接；下平臺3上的襯底2處設有測溫裝置，下平臺3上設有與所述反應室內部連 通的抽氣孔14，抽氣孔14與抽氣裝置15連接，可以將所述反應室中制備薄膜 過程中形成的有害氣體抽出，避免了發(fā)生危險(如爆炸、泄漏等)?；鹧鎳娮靸炔康木唧w結構如圖3所示其中，火焰噴嘴本體24內設有進料管22、燃料管21、冷卻管25和回流管23;燃料管21在火焰噴嘴本體24內分為 兩路，兩路燃料管的出焰口與進料管22的噴霧口匯聚；冷卻管25與回流管23 設在燃料管周圍的火焰噴嘴本體24上，冷卻管"與回流管連接。通?？梢栽?圍繞火焰噴嘴本體24出焰口處的燃料管21外周設置螺旋冷卻管26，，螺旋冷卻 管26的一端與冷卻管25連接，螺旋冷卻管26的另一端與回流管23連接，這種 結構的螺旋冷卻管可以在火焰噴嘴工作時，將火焰噴嘴本體的熱量帶走，避 免因火焰噴嘴本體過熱，造成對分解霧化原料處理的影響。上述設備還設有冷卻裝置4，冷卻裝置4可以釆用循環(huán)水冷裝置，水冷裝 置的出流口與回流口分別通過管路與所述火焰噴嘴1的冷卻管25與回流管23連 接，用于當火焰噴嘴工作時，通過循環(huán)水水降低噴嘴的溫度。實際中，所述的火焰噴嘴本體24采用耐高溫金屬材料制備，如金屬銅、 或金屬合金等。上述設備中的測溫裝置具體包括熱電偶13和溫度計量器12，熱電偶13 設置在所述下平臺3上的襯底2下面，通過導線與溫度計量器12連接，用于準 確測量制備薄膜時襯底處的溫度。上述設備中的霧化裝置5可以采用空氣壓縮霧化器或超聲波霧化器。上述設備使用時，通過霧化裝置向火焰噴嘴的進料管輸送霧化材料，燃 料供給裝置向火焰噴嘴的燃料管供應氣體燃料，當點燃出焰口處輸出的氣體 燃料后，從噴霧口噴出的霧化材料要經過出焰口形成的火焰，在火焰高溫的 作用下，原料分解后均勻噴灑到襯底上形成薄膜，且火焰可以對形成的薄膜 直接加熱退火。當火焰噴嘴溫度高時，可以通過作為冷卻裝置的循環(huán)水冷裝 置通入冷卻循環(huán)水對火焰噴嘴本體進行降溫。在制備過程中，可以通過測溫裝置熱電偶和溫度計量器，測得襯底處的 溫度，若溫度過高或過低，則可以通過移動調節(jié)裝置調整拉大或減小上平臺 與下平臺之間的距離，減小或增大火焰噴嘴與襯底的距離，達到控制襯底處溫度的目的，也可以通過調節(jié)燃料調節(jié)器減小或增大燃料供應裝置的燃料供 應量來達到控制村底處溫度的目的。當需要控制薄膜厚度時，可以通過調節(jié)霧化調節(jié)器達到增大或減小霧化 材料供應量來實現。實施例二如圖4所示，本實施例提供了具有另 一種內部結構的火焰噴嘴的薄膜制備 設備，該噴嘴內部省去了冷卻用的管路，也相應省去了冷卻裝置，其它結構 與實施例一相同。所述噴嘴的內部結構具體如圖5所示，主要是在火焰噴嘴本體24內設有進 料管22、燃料管21;燃料管21在火焰噴嘴本體24內分為兩路，兩路燃料管的 出焰口與進料管2 2的噴霧口匯聚。這種結構的噴嘴相比實施例 一 中的火焰噴 嘴省去了冷卻用的管路，而且也相應省去了冷卻裝置，使設備結構筒單，且 減少了水資源的消耗。綜上所述，本發(fā)明實施例中提供的火焰噴霧熱分解薄膜制備設備，通過 將霧化后的制備薄膜的原料與燃燒用的氣體燃料在火焰噴嘴處匯合后，使經 火焰高溫分解后的原料噴到襯底上形成薄膜。該設備結構簡單、使用方便， 可以快速制備薄膜。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可 輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明 的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1、一種火焰噴霧熱分解薄膜制備設備，其特征在于，該設備包括火焰噴嘴(1)、下平臺(3)、襯底(2)、上平臺(8)、燃料供給裝置(6)、燃料調節(jié)器(11)、霧化裝置(5)、霧化調節(jié)器(10)、移動調整裝置(7)、測溫裝置(13)和抽氣裝置(15)構成；下平臺(3)上設有圍壁(9)，上平臺(8)通過移動調整裝置(7)設置在下平臺(3)的圍壁(9)上，與所述下平臺(3)及圍壁(9)形成反應室；上平臺(8)上設有火焰噴嘴(1)，火焰噴嘴(1)的噴霧口及火焰口設置在所述反應室內，與下平臺(3)上設置的襯底(2)相對應，火焰噴嘴(1)的進料管通過管路及霧化調節(jié)器(10)與霧化裝置(5)連接；火焰噴嘴(1)的燃料管通過管路及燃料調節(jié)器(11)與燃料供給裝置(6)連接；下平臺(3)上的襯底(2)處設有測溫裝置(13)，下平臺(3)上設有與所述反應室內部連通的抽氣孔(14)，抽氣孔(14)與抽氣裝置(15)連接。
2、 根據權利要求l所述的設備，其特征在于，所述火焰噴嘴進一步包括火焰噴嘴本體(24)內設有進料管(22)、燃料管(21)、冷卻管 (25)和回流管(23);燃料管(n)在火焰噴嘴本體(24)內分為兩路， 兩路燃料管的出焰口與進料管(22)的噴霧口匯聚；冷卻管(25)與回流管 (23)設在燃料管周圍的火焰噴嘴本體(24)上，冷卻管(25)與回流管 (23)連通。
3、 根據權利要求2所述的設備，其特征在于，所述火焰噴嘴還包括 螺旋冷卻管(26)，圍繞在火焰噴嘴本體(24)出焰口處的燃料管(21)外周圍，螺旋冷卻管(26)的一端與冷卻管(25)連接，螺旋冷卻管(26)的另一端與回流管(23)連接。
4 、根據權利要求2或3所述的設備，其特征在于，所述設備還包括 冷卻裝置(4)，冷卻裝置(4)的出流口與回流口分別通過管路與所述火焰噴嘴(1)的冷卻管(25)與回流管(23)連接。
5、 根據權利要求4所述的設備，其特征在于，所述冷卻裝置(4)為循 環(huán)水冷裝置。
6、 根據權利要求l所述的設備，其特征在于，所述火焰噴嘴進一步包括火焰噴嘴本體(24 )內設有進料管(22 )、燃料管(21 );燃料管(21) 在火焰噴嘴本體(24)內分為兩路，兩路燃料管的出焰口與進料管(22) 的噴霧口匯聚。
7、 根據權利要求l、 2、 3或6任一項所述的設備，其特征在于，所述火 焰噴嘴本體(24)采用耐高溫金屬材料制備。
8、 根據權利要求l所述的設備，其特征在于，所述測溫裝置為熱電偶， 熱電偶(13)設置在所述下平臺(3)上的襯底(2)下面，通過導線與溫度 計量器(12)連接。
9、 根據權利要求l所述的設備，其特征在于，所述燃料調節(jié)器(11)、 和霧化調節(jié)器(10)均采用調節(jié)岡。
10、 根據權利要求l所述的設備，其特征在于，所述霧化裝置(5)采用 空氣壓縮霧化器或超聲波霧化器。
全文摘要
一種火焰噴霧熱分解薄膜制備設備。包括下平臺上設有圍壁，上平臺通過移動調整裝置設置在下平臺的圍壁上，與所述下平臺及圍壁形成反應室；上平臺上設有火焰噴嘴，火焰噴嘴的噴霧口及火焰口設置在所述反應室內，與下平臺上設置的襯底相對應，火焰噴嘴的進料管通過管路及霧化調節(jié)器與霧化裝置連接；火焰噴嘴的燃料管通過管路及燃料調節(jié)器與燃料供給裝置連接；下平臺上的襯底處設有測溫裝置，下平臺上設有與所述反應室內部連通的抽氣孔，抽氣孔與抽氣裝置連接。該設備的火焰噴嘴噴出燃料燃燒時將從噴霧口中噴出的薄膜材料經高溫火焰分解后噴射到襯底上形成均勻的薄膜，火焰對形成薄膜直接加熱退火，可制備較大面積薄膜，亦可直接在墻體上制備薄膜。
文檔編號C23C20/00GK101245451SQ20071030442
公開日2008年8月20日 申請日期2007年12月27日 優(yōu)先權日2007年12月27日
發(fā)明者江 朱, 武光明 申請人:北京石油化工學院