專利名稱：一種氣相生長金剛石膜的反應(yīng)室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為一種從氣體中生長金剛石膜晶體的反應(yīng)室。
在現(xiàn)有技術(shù)中，金剛石膜反應(yīng)室的密封罩外面螺旋纏繞通水銅管，由于散熱量不足，沉積臺又不能同時(shí)做旋轉(zhuǎn)和升降兩維運(yùn)動，在炬功率五千瓦以上的情況下，不能快速生長大面積的均質(zhì)金剛石膜。
本實(shí)用新型的目的是提供一種適合數(shù)十千瓦大功率等離子炬直流電弧作熱源噴射活性氣體，實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)氣相沉積高速生長大面積均質(zhì)金剛石膜的反應(yīng)室。
本實(shí)用新型的目的通過以下措施實(shí)現(xiàn)，氣相生長金剛石膜的反應(yīng)室包括等離子弧噴射裝置3、電機(jī)14、及導(dǎo)軌17，離子噴射置3裝在蓋體2的中部，蓋體2聯(lián)接雙層密封罩4，雙層密封罩4上有多個(gè)觀察窗，觀察窗的頂端聯(lián)接視鏡1，上述等離子弧噴射裝置3的外部有環(huán)形水套21，雙層密封罩4的夾層形成水套，多個(gè)觀察窗的頂部有環(huán)形水套22，上述水套分別有進(jìn)水口和出水口接循環(huán)水源，密封罩4的下部聯(lián)接氣腔殼10，氣腔內(nèi)上部聯(lián)接熱交換器9，熱交換器9中部有連通氣腔與反應(yīng)室的氣體冷卻管8，其進(jìn)水管12和出水管18引出氣腔接循環(huán)水源，氣腔的引出盲管接真空表19，氣腔的抽氣口11接氣體循環(huán)裝置，氣腔殼10的底殼及熱交換器9中部空腔內(nèi)軸承聯(lián)接沉積臺托軸6，沉積臺托軸6的頂部聯(lián)接沉積臺5，沉積臺上固定襯底20，沉積臺托軸6的底部與軸座15軸承連接，沉積臺托軸6中有回水冷卻管7，回水冷卻管7的底部接軸座15的隔板2，軸座15的進(jìn)水管與軸座的上水箱、托軸內(nèi)腔、回水冷卻管7、軸座的下水箱及出水管相通，形成循環(huán)水路。其出水管和進(jìn)水管與循環(huán)水相通，與軸座15一體相連的電機(jī)14齒輪傳動沉積臺托軸6下部一體連接的齒輪，軸座15的一側(cè)連接導(dǎo)軌17，軸座15的下部與有動力的推進(jìn)裝置絲杠絲母聯(lián)接。
上述雙層密封罩4內(nèi)有能使水先后在上下段環(huán)流的層板。
上述雙層密封罩4與觀察窗的傾斜夾角α為15-20度。
其工作原理是調(diào)節(jié)反應(yīng)室周圍各水套冷卻水流量，建立起適合金剛石膜生長的溫度場，而大面積水冷沉積臺在該溫度場中的旋轉(zhuǎn)使襯底形成的膜質(zhì)均勻，沉積臺在水中的上下運(yùn)動使其溫度和熱量的傳遞速度得到調(diào)整，而提高膜的生長速度。
本反應(yīng)室的特點(diǎn)是能廉價(jià)高速地生長出大面積的金剛石膜，其主要原因在于本反應(yīng)室的結(jié)構(gòu)及水冷方式，允許電源向等離子炬中的工作氣體和沉積臺提供更多的熱量，使其得到充分活化，形成濃度更高的活性氣體，在沉積臺上又能快速冷卻，失去結(jié)晶熱而沉積下來，氣體的循環(huán)使用使運(yùn)行成本降低。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例敘述。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
參照附圖為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，氣相生長金剛石膜的反應(yīng)室包括等離子弧噴射裝置3、電機(jī)14、及導(dǎo)軌17，離子弧噴射裝置(等離子炬)3裝在蓋體2的中部，蓋體2聯(lián)接雙層密封罩4，雙層密封罩4上有三個(gè)觀察窗，觀察窗的頂端聯(lián)接視鏡1，上述等離子弧噴射裝置3外部有環(huán)形水套21，雙層密封罩4的夾層形成水套，兩個(gè)觀察窗的頂部有環(huán)形水套22，上述水套分別有進(jìn)水口和出水口接循環(huán)水源，密封罩4的下部聯(lián)接氣腔殼10，氣腔內(nèi)上部聯(lián)接熱交換器9，熱交換器9中部有十八根連通氣腔與反應(yīng)室的氣體冷卻管8，其進(jìn)水管12和出水管18引出氣腔接循環(huán)水源，氣腔的引出盲管接真空表19，氣腔的抽氣口11接氣體循環(huán)裝置，氣腔殼10的底殼及熱交換器9中部空腔內(nèi)軸承聯(lián)接沉積臺托軸6，沉積臺托軸6的頂部聯(lián)接沉積臺5，沉積臺上固定襯底20，沉積臺托軸6的底部與軸座15軸承連接，沉積臺托軸6中有回水冷卻管7，回水冷卻管7的底部接軸座15的隔板23，軸座15的進(jìn)水管與軸座的上水箱、托軸內(nèi)腔、回水冷卻管7、軸座的下水箱及出水管形成循環(huán)水路。其出水管和進(jìn)水管與循環(huán)水相通，與軸座15一體相連的電機(jī)14齒輪傳動沉積臺托軸6下部一體連接的齒輪，軸座15的一側(cè)連接導(dǎo)軌17，軸座15的下部與有動力的推進(jìn)裝置絲杠絲母16聯(lián)接，推動沉積臺6上下運(yùn)動。
上述雙層密封罩4內(nèi)有一層能使水先后在上下段環(huán)流的層板。
上述雙層密封罩4與觀察窗的傾斜夾角α為15度。
權(quán)利要求1.一種氣相生長金剛石膜的反應(yīng)室，包括等離子弧噴射裝置3、電機(jī)14、及導(dǎo)軌17，其特征是等離子弧噴射裝置3裝在蓋體2的中部，蓋體2聯(lián)接雙層密封罩4，雙層密封罩4上有觀察窗，觀察窗的頂端聯(lián)接視鏡1，上述等離子弧噴射裝置3的外部有環(huán)形水套21，雙層密封罩4的夾層形成水套，觀察窗的頂部有環(huán)形水套22，上述水套分別有進(jìn)水口和出水口接循環(huán)水源，密封罩4的下部聯(lián)接氣腔殼10，氣腔內(nèi)上部聯(lián)接熱交換器9，熱交換器9中部有連通氣腔與反應(yīng)室的氣體冷卻管8，其進(jìn)水管12和出水管18引出氣腔接循環(huán)水源，氣腔引出的盲管接真空表19，氣腔的抽氣口11接氣體循環(huán)裝置，氣腔殼10的底殼及熱交換器9中部空腔內(nèi)軸承聯(lián)接沉積臺托軸6，沉積臺托軸6的頂部聯(lián)接沉積臺5，沉積臺上固定襯底20，沉積臺托軸6的底部與軸座15軸承連接，沉積臺托軸6中有回水冷卻管7，回水冷卻管7的底部接軸座15的隔板23，軸座15的進(jìn)水管與軸座的上水箱、托軸內(nèi)腔、回水冷卻管7相通，再與軸座的下水箱及出水管相通，其出水管和進(jìn)水管與循環(huán)水相通，與軸座15一體相連的電機(jī)14齒輪傳動沉積臺托軸6下部一體連接的齒輪，軸座15的一側(cè)連接導(dǎo)軌17，軸座15的下部與推進(jìn)裝置由絲杠絲母16聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)室，其特征是雙層密封罩4內(nèi)有能使水先后在上下段環(huán)流的層板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反應(yīng)室，其特征是所述雙層密封罩4與觀察窗的傾斜夾角α為15-20度。
專利摘要一種氣相生長金剛石膜的反應(yīng)室,包括等離子弧噴射裝置、電機(jī)及導(dǎo)軌,等離子弧噴射裝置裝在蓋體中部,蓋體聯(lián)接雙層密封罩,雙層密封罩上有觀察窗,觀察窗的頂端聯(lián)接視鏡,上述等離子弧噴射裝置的外部、雙層密封罩的夾層及觀察窗的頂部均有連接循環(huán)水源的水套,密封罩的下部聯(lián)接氣腔殼,氣腔殼及熱交換器軸承聯(lián)接沉積臺托軸,沉積臺托軸中有回水冷卻管,電機(jī)齒輪傳動沉積臺托軸,軸座的一側(cè)連接導(dǎo)軌,軸座的下部與推進(jìn)裝置由絲杠絲母聯(lián)接。本反應(yīng)室可以廉價(jià)高速地生長出大面積的金剛石膜。
文檔編號C23C16/26GK2361640SQ9821129
公開日2000年2月2日 申請日期1998年1月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月22日
發(fā)明者張永貴, 梁風(fēng)榮, 臧建民, 唐才先, 杜素梅, 王志娜, 羅廷禮, 李國華 申請人:河北省機(jī)電一體化中試基地