一種碳化鉭涂層的高溫cvd制備裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種碳化物涂層的高溫CVD裝置，特別涉及一種碳化鉭涂層的高溫CVD制備裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化鉭涂層是一種重要的高強(qiáng)度、耐腐蝕和化學(xué)穩(wěn)定性好的高溫結(jié)構(gòu)材料，其熔點(diǎn)高達(dá)4273K°C ■，是耐溫最高的幾種化合物之一。它具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能、抗高速氣流的沖刷性能、抗燒蝕性能，并與碳材料具有良好的化學(xué)相容性及機(jī)械相容性。碳化鉭涂層在高于2000°C時(shí)仍然穩(wěn)定存在，而SiC涂層在1200-1400°C開始分解。在外延過程中，TaC涂層對(duì)H2、HC1、NH3具有優(yōu)異的耐受性，可完全保護(hù)石墨基體材料，適用于GaN LEDs和SiC功率器件的M0CVD等外延技術(shù)領(lǐng)域。
[0003]目前最常用的做法是利用化學(xué)氣相沉積原理，在碳材料上沉積碳化鉭涂層，所用到的化學(xué)反應(yīng)體系是TaCl5、C3H6、比和Ar，其中Ar作為稀釋和攜帶氣體，化學(xué)反應(yīng)式如下:TaCl5+l/3C3H6+3/2H2 TaC+5HCl。然而，目前裝置的最高溫度在1400°C左右，反應(yīng)溫度的局限性使得沉積表面游離碳堆積，導(dǎo)致碳化鉭涂層偏離化學(xué)計(jì)量比，涂層致密度低等缺點(diǎn)。另夕卜，當(dāng)作為碳源的烴、炔類(C3H6)物質(zhì)以及H2大量進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，高溫下存在一定的危險(xiǎn)性，從而增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度和復(fù)雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型提供一種碳化鉭涂層的高溫CVD制備裝置，采用化學(xué)氣相沉積過程，在最高溫度可達(dá)2000°C以上沉積碳化鉭涂層，所用到的體系為鉭氣態(tài)化合物、Ar和石墨基體，具體技術(shù)方案是，一種碳化鉭涂層的高溫CVD制備裝置，包括上法蘭、感應(yīng)線圈、保溫層、石英壁、下法蘭、石墨坩禍、石墨構(gòu)件、石墨支架、石英支撐管、抽真空裝置、進(jìn)氣裝置，其特征在于:石墨坩禍的頂端和底端、保溫層頂端和底端、上法蘭都開有直徑不同的中心通孔，下法蘭偏離中心處有一通孔，抽真空裝置與下法蘭的通孔相連接，石英支撐管固定在下法蘭的上表面，石墨坩禍的外側(cè)包裹保溫層，保溫層放置在石英支撐管上固定，石墨坩禍的底端放置石墨支架，石墨構(gòu)件放置在石墨支架的卡槽內(nèi)，石英壁套裝在保溫層外，進(jìn)氣裝置與上法蘭的中心通孔相連接，進(jìn)氣裝置內(nèi)有兩條進(jìn)氣管，一端分別與鉭氣態(tài)化合物與氬氣的混合氣體和稀釋氬氣兩路氣體聯(lián)通，氣體流速由流量計(jì)控制，另一端插入石墨坩禍內(nèi)，上法蘭、石英壁、下法蘭固定在一起，構(gòu)成封閉空間，感應(yīng)線圈設(shè)置在石英壁外。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)效果是氣路裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作安全便捷，保證石墨與鉭氣態(tài)化合物在2000°C以上的溫度下充分反應(yīng)，表層生成致密光潔的碳化鉭涂層。
【附圖說明】
[0006]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0008]如圖1所示，一種碳化鉭涂層的高溫CVD制備裝置，包括上法蘭1、感應(yīng)線圈2、保溫層3、石英壁4、下法蘭5、石墨坩禍6、石墨構(gòu)件7、石墨支架8、石英支撐管9、抽真空裝置10、進(jìn)氣裝置11，石墨坩禍6的頂端和底端、保溫層3頂端和底端、上法蘭1都開有直徑不同的中心通孔，下法蘭5偏離中心處有一通孔，抽真空裝置10與下法蘭5的通孔相連接，石英支撐管9固定在下法蘭5的上表面，石墨坩禍6的外側(cè)包裹保溫層3，保溫層3放置在石英支撐管9上固定，石墨坩禍6的底端放置石墨支架8，石墨構(gòu)件7放置在石墨支架8的卡槽內(nèi)，石英壁4套裝在保溫層3外，進(jìn)氣裝置11與上法蘭1的中心通孔相連接，進(jìn)氣裝置11內(nèi)有兩條進(jìn)氣管，一端分別與鉭氣態(tài)化合物與氬氣的混合氣體a和稀釋氬氣b兩路氣體聯(lián)通，氣體流速由流量計(jì)控制，另一端插入石墨坩禍6內(nèi)，上法蘭1、石英壁4、下法蘭5固定在一起，構(gòu)成封閉空間12，感應(yīng)線圈2設(shè)置在石英壁4外。
[0009]本實(shí)用新型裝置的工作過程是，將石墨支架8放置在石墨坩禍6的底端，石墨構(gòu)件7放置在石墨支架8的卡槽內(nèi)固定，蓋上石墨坩禍6的頂端，石墨坩禍6的外側(cè)包裹保溫層3，保溫層放置在與下法蘭5連接的石英支撐管9上端，而后一同放入上法蘭1、下法蘭5和石英壁4構(gòu)成封閉空間12，在抽真空裝置10的作用下對(duì)封閉空間12進(jìn)行抽真空，然后接通感應(yīng)線圈2的電源，感應(yīng)線圈2對(duì)石墨坩禍6和石墨構(gòu)件7進(jìn)行加熱，進(jìn)氣裝置11在氣體流量計(jì)的作用下，控制鉭氣態(tài)化合物和氬氣的混合氣體a和稀釋氬氣b兩路氣體的流速，在氬氣的稀釋和攜帶作用下，鉭氣態(tài)化合物a和石墨構(gòu)件7在2000°C以上的溫度生成碳化鉭涂層。
[0010]本實(shí)用新型裝置中的石墨構(gòu)件7作為碳源，鉭氣態(tài)化合物作為鉭源，簡(jiǎn)化了氣路裝置結(jié)構(gòu)，操作安全便捷。
[0011]本實(shí)用新型裝置可以提供高效簡(jiǎn)潔的反應(yīng)環(huán)境，保證石墨與鉭氣態(tài)化合物在2000°C以上的溫度下充分反應(yīng)，表層生成高致密光潔的碳化鉭涂層。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳化鉭涂層的高溫CVD制備裝置，包括上法蘭(1)、感應(yīng)線圈(2)、保溫層(3)、石英壁(4)、下法蘭(5)、石墨坩禍(6)、石墨構(gòu)件(7)、石墨支架(8)、石英支撐管(9)、抽真空裝置(10)、進(jìn)氣裝置(11)，其特征在于:石墨坩禍(6)的頂端和底端、保溫層(3)頂端和底端、上法蘭(1)都開有直徑不同的中心通孔，下法蘭(5)偏離中心處有一通孔，抽真空裝置(10)與下法蘭(5)的通孔相連接，石英支撐管(9)固定在下法蘭(5)的上表面，石墨坩禍(6 )的外側(cè)包裹保溫層(3 )，保溫層(3 )放置在石英支撐管(9 )上固定，石墨坩禍(6 )的底端放置石墨支架(8)，石墨構(gòu)件(7)放置在石墨支架(8)的卡槽內(nèi)，石英壁(4)套裝在保溫層(3 )外，進(jìn)氣裝置(11)與上法蘭(1)的中心通孔相連接，進(jìn)氣裝置(11)內(nèi)有兩條進(jìn)氣管，一端分別與鉭氣態(tài)化合物與氬氣的混合氣體(a)和稀釋氬氣(b)兩路氣體聯(lián)通，氣體流速由流量計(jì)控制，另一端插入石墨坩禍(6)內(nèi)，上法蘭(1)、石英壁(4)、下法蘭(5)固定在一起，構(gòu)成封閉空間(12 )，感應(yīng)線圈(2 )設(shè)置在石英壁(4 )外。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種碳化鉭涂層的高溫CVD制備裝置，該裝置包括，石墨坩堝，石墨坩堝的頂端和底端開口，石墨坩堝內(nèi)部放置石墨支架，石墨支架有定位的卡槽，石墨片放置在卡槽內(nèi)固定，石墨坩堝的外側(cè)包裹保溫層，保溫層置于與下法蘭連接的石英支撐管上端，上法蘭、下法蘭和石英壁構(gòu)成封閉空間，封閉空間外側(cè)設(shè)置感應(yīng)線圈，下法蘭與抽真空裝置相連接，上法蘭與進(jìn)氣裝置相連接，進(jìn)氣裝置由鉭氣態(tài)化合物和氬氣兩路氣體組成，氣體流速由流量計(jì)控制。技術(shù)效果是保證石墨構(gòu)件與鉭氣態(tài)化合物在2000℃以上的溫度下充分反應(yīng)，表層生成高致密光潔的碳化鉭涂層，滿足高致密度、符合化學(xué)計(jì)量比的碳化鉭涂層生長(zhǎng)的要求。
【IPC分類】C23C16/32, C23C16/455
【公開號(hào)】CN205152327
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520806732
【發(fā)明人】張麗, 賴占平, 齊海濤, 徐永寬, 王利杰, 程紅娟, 洪穎, 史月增, 張志欣
【申請(qǐng)人】中國電子科技集團(tuán)公司第四十六研究所
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年10月19日