專(zhuān)利名稱(chēng)：一種化學(xué)氣相沉積金剛石或其它物質(zhì)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
化學(xué)氣相沉積金剛石的方法一般如下將氫氣、含碳的氣體(如甲烷)等通過(guò)高溫 活化源后，離解為氫原子、碳原子和各種碳?xì)浠鶊F(tuán)。當(dāng)氣流遇到溫度較低的襯底時(shí)，在氫原 子的作用下，碳原子沉積為金剛石。目前，按照活化源的不同，利用化學(xué)氣相沉積制備金剛 石的方法主要有三種微波法、熱絲法和直流電弧噴射法。直流電弧噴射法因其生長(zhǎng)速度 快、產(chǎn)品質(zhì)量好而著稱(chēng)，但是其非常大的氣體消耗量也一貫為人所垢病。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種化學(xué)氣相沉積金剛石或其它物質(zhì)的裝置，主要目的是解 決利用直流電弧噴射法化學(xué)氣相沉積過(guò)程中氣體消耗量過(guò)大、成本高的問(wèn)題，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 不僅能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，而且氣體用量省，成本低，減少排放，有利于環(huán)保，經(jīng)濟(jì)效益好。
本發(fā)明的主要技術(shù)方案是一種化學(xué)氣相沉積金剛石或其它物質(zhì)的裝置，包括直 流電弧噴射等離子炬，真空室，襯底，其特征在于在真空室和等離子炬間設(shè)有氣體回用機(jī) 構(gòu)。 所述的真空室可為封閉式結(jié)構(gòu)，并設(shè)有和氣體回用機(jī)構(gòu)相連的出口，氣體回用機(jī) 構(gòu)中設(shè)有增壓泵，增壓泵的出氣管和排氣管及直流電弧噴射等離子炬的進(jìn)氣管相連。
為方便控制，所述的氣體回用機(jī)構(gòu)中可設(shè)有真空室壓力調(diào)節(jié)閥，增壓泵的排氣管 中也可設(shè)有增壓泵出口壓力調(diào)節(jié)閥和排氣泵。 為更方便、精確控制，所述的真空室可設(shè)有真空室壓力測(cè)量真空計(jì)，增壓泵的出氣 管也可設(shè)有增壓泵出口真空計(jì)。 本發(fā)明的積極效果是與已有技術(shù)對(duì)比，很好地解決了現(xiàn)有技術(shù)利用直流電弧噴 射法化學(xué)氣相沉積金剛石過(guò)程中長(zhǎng)期存在的氣體消耗量大及成本高的問(wèn)題，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 工藝合理，不僅能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，而且可大大節(jié)省工質(zhì)氣體用量，降低成本，減少排放，有 利于環(huán)保，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 以下結(jié)合附圖及實(shí)施例作詳述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖1中，l.直流電弧噴射等離子炬，2.真空室，3.襯底，4.真空室壓力測(cè)量真空 計(jì)，5.真空室壓力調(diào)節(jié)閥，6.增壓泵，7.增壓泵出口真空計(jì)，8.增壓泵出口壓力調(diào)節(jié)閥， 9.排氣泵，IO.流量計(jì)。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖l，該化學(xué)氣相沉積金剛石的裝置，包括直流電弧噴射等離子炬l，真空室2，襯底3，在真空室2和直流電弧噴射等離子炬1間設(shè)有氣體回用機(jī)構(gòu)；真空室2為封閉式結(jié)構(gòu)，并設(shè)有和氣體回用機(jī)構(gòu)相連的出口，氣體回用機(jī)構(gòu)設(shè)有增壓泵6，增壓泵6的出氣管和排氣管及直流電弧噴射等離子炬1的進(jìn)氣管相連；氣體回用機(jī)構(gòu)設(shè)有真空室壓力調(diào)節(jié)閥5，增壓泵6的排氣管中設(shè)有增壓泵出口壓力調(diào)節(jié)閥8和排氣泵9 ;真空室2上設(shè)有真空室壓力測(cè)量真空計(jì)4，增壓泵6的出氣管設(shè)有增壓泵出口真空計(jì)7。 采用ZJ-600、 ZJ-150兩臺(tái)羅茨泵串聯(lián)機(jī)組構(gòu)成增壓泵，選用2X-8型旋片式真空泵作排氣泵，等離子炬為自行研制的大口徑磁場(chǎng)和流體動(dòng)力學(xué)聯(lián)合控制的直流電弧等離子炬，生產(chǎn)多晶的金剛石厚膜，真空室壓力4Kpa，增壓泵出口壓力16Kpa，等離子炬運(yùn)行穩(wěn)定，金剛石厚膜產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良。 其工作過(guò)程是直流電弧噴射法化學(xué)氣相沉積金剛石在真空室中進(jìn)行，等離子炬1安裝在真空室2的頂部，反應(yīng)氣體送入等離子炬后，經(jīng)電弧離解噴至襯底3生成金剛石。在其它的方法和設(shè)備中，反應(yīng)過(guò)的氣體是由真空泵抽出真空室排至大氣。而在本發(fā)明中，反應(yīng)過(guò)的氣體經(jīng)真空室壓力調(diào)節(jié)閥5由增壓泵6抽出真空室后，大部分和通過(guò)流量計(jì)10新加入的工藝氣體一起重新進(jìn)入等離子炬1循環(huán)使用，少部分氣體經(jīng)增壓泵9出口壓力調(diào)節(jié)閥8后由排氣泵9排至大氣。真空室2上安裝有真空室壓力測(cè)量真空計(jì)4，增壓泵出口安裝增壓泵出口真空計(jì)7分別測(cè)量該處的壓力。改變調(diào)節(jié)閥5和8的開(kāi)度可以分別調(diào)節(jié)真空室和增壓泵出口的壓力，真空室的壓力一般在幾百帕至數(shù)千帕之間，增壓泵出口的壓力一般在幾千帕至十幾千帕之間。 系統(tǒng)中的增壓泵可以為羅茨泵、爪子泵、螺桿泵中的一種，或其它種類(lèi)的真空泵，可以是單個(gè)泵使用，也可是多個(gè)泵聯(lián)合使用，比如兩級(jí)羅茨泵串聯(lián)使用。排氣泵選擇種類(lèi)非常廣泛，各種可以直排大氣的真空泵都可使用。試用效果很好，進(jìn)入等離子炬的工藝氣體反應(yīng)后大部分經(jīng)增壓泵6返回矩中，重新利用，不僅能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，而且工質(zhì)氣體用量大大節(jié)省，較無(wú)氣體回用裝置的系統(tǒng)減少氣體用量最高可達(dá)到85%，極大的降低了產(chǎn)品的制備成本。直流電弧噴射等離子炬1可用現(xiàn)有技術(shù)的直流電弧噴射等離子炬，也可用專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00920217261. 3及200910075519. 5的直流電弧噴射等離子炬。
權(quán)利要求
一種化學(xué)氣相沉積金剛石或其它物質(zhì)的裝置，包括等離子炬(1)，真空室(2)，襯底(3)，其特征在于在真空室(2)和直流電弧噴射等離子炬(1)間設(shè)有氣體回用機(jī)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積金剛石或其他物質(zhì)的裝置，其特征在于所述的 真空室(2)為封閉式結(jié)構(gòu)，并設(shè)有和氣體回用機(jī)構(gòu)相連的出口，氣體回用機(jī)構(gòu)中設(shè)有增壓 泵(6)，增壓泵(6)的出氣管和排氣管及直流電弧噴射等離子炬(1)的進(jìn)氣管相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的化學(xué)氣相沉積金剛石或其他物質(zhì)的裝置，其特征在于所述的 氣體回用機(jī)構(gòu)中設(shè)有真空室壓力調(diào)節(jié)閥(5)，增壓泵(6)的排氣管中設(shè)有增壓泵出口壓力 調(diào)節(jié)閥(8)和排氣泵(9)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的化學(xué)氣相沉積金剛石或其它物質(zhì)的裝置，其特征在于所述的 真空室(2)設(shè)有真空室壓力測(cè)量真空計(jì)(4)，增壓泵(6)的出氣管設(shè)有增壓泵出口真空計(jì) (7)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種化學(xué)氣相沉積金剛石或其它物質(zhì)的裝置，涉及功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域。本裝置包括直流電弧噴射等離子炬，真空室，襯底，在真空室和等離子炬間設(shè)有氣體回用機(jī)構(gòu)。與已有技術(shù)對(duì)比，本發(fā)明很好地解決了現(xiàn)有技術(shù)利用直流電弧噴射法化學(xué)氣相沉積金剛石過(guò)程中長(zhǎng)期存在的氣體消耗量大的問(wèn)題，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝合理，不僅能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，而且可大大節(jié)省工質(zhì)氣體用量，大大降低成本，減少排放，有利于環(huán)保，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C23C16/27GK101709457SQ20091007586
公開(kāi)日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者何奇宇, 姜龍, 張永貴, 王志娜, 郭輝 申請(qǐng)人:河北普萊斯曼金剛石科技有限公司