一种等离子体增强原子层沉积流化床粉体处理装置及应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114892146A(43)申请公布日2022.08.12(21)申请号202210500762.2C23C16/503(2006.01)(22)申请日2022.05.09(71)申请人北京印刷学院地址102600北京市大兴区兴华大街二段1号(72)发明人刘忠伟唐守贤田地陈强(74)专利代理机构沈阳科苑专利商标代理有限公司21002专利代理师马驰(51)Int.Cl.C23C16/442(2006.01)B22F1/18(2022.01)C23C16/44(2006.01)C23C16/448(2006.01)C23C16/455(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种等离子体增强原子层沉积流化床粉体处理装置及应用(57)摘要本发明提供一种等离子体增强原子层沉积流化床粉体处理装置，优于同类实验装置的配置包括：位于加热炉内部的、竖向直立设置的变径气固流化床体，在石英管中可以满足气流分布均匀使前驱体与粉体充分接触，沉积均匀；等离子体发生器，石英圆管上下两端缠绕的高压电极和地电极，在间隙中能够发生等离子体放电，将设置好参数的等离子体加入到反应过程中，既可以降低整个沉积过程的温度要求，又可以加大前躯体粒子的活性。该装置实现了低温吸附或进行反应，利用等离子体放电中产生的高能物质与前驱体发生化学反应，从而拓展了原子层沉积技术前驱体的选择范畴。可实现在较低温度下通过控制循环次数对薄膜厚度的精确控制，还可满足在复杂三维基底上保形性沉积。CN114892146ACN114892146A权利要求书1/2页1.一种等离子体增强原子层沉积流化床粉体处理装置，其特征在于，包括：位于加热炉内部的、竖向直立设置的变径流化床体，所述变径流化床体包括至少三段圆管，三段圆管从下至上依次为第一圆管、第二圆管和第三圆管，第二圆管的内径大于第一和第三圆管的内径；第一圆管上开口端与第二圆管下开口端通过倒圆锥台形管(或称之为圆锥形管，其内部中空腔体为倒圆锥台形)相密封连接，倒圆锥台形管的下开口端内径与第一圆管上开口端内径相同、且相互密封连接，倒圆锥台形管的上开口端内径与第二圆管下开口端内径相同、且相互密封连接；第二圆管上开口端与第三圆管下开口端通过正圆锥台形管(或称之为圆锥形管，其内部中空腔体为正圆锥台形)相密封连接，正圆锥台形管的下开口端内径与第二圆管上开口端内径相同、且相互密封连接，正圆锥台形管的上开口端内径与第三圆管下开口端内径相同、且相互密封连接；所述变径流化床体的顶部的第三圆管上开口端作为出气口，底部第一圆管下开口端作为进气口；于第三圆管和第一圆管的外表面、或正圆锥台形管和倒圆锥台形管的外表面、或第二圆管上下两端的外表面分别缠绕高压电极和地电极，分别与高压电源的高压电极和地电极相连接，构成等离子体发生器；三路或四路以上气体源分别经阀门通过第五中空金属管与进气口相连，向变径流化床体进气口导入单一或者混合气体；变径流化床体顶部的出气口与抽气装置连接；于第一圆管内的中部沿径向设置有带有通孔的孔板作为载物台，其上用以放置待处理粉体。2.根据权利要求1所述的等离子体增强原子层沉积流化床粉体处理装置，其特征在于，于第一圆管内的中部设有的载物台，所述载物台是经过激光打孔的透气平台，每平方厘米的孔数为45‑50个，孔径大小范围是200‑250μm，在载物台上装填待处理粉体，待处理粉体粒径尺寸大小大于激光打孔孔径，防止待处理粉体落入进气口处。3.根据权利要求1所述的等离子体增强原子层沉积流化床粉体处理装置，其特征在于，三段圆管和两处圆锥台形管均为石英管，所述变径流化床体具有第一圆管、第二圆管和第三圆管，第二圆管的内径大于第一、第三圆管的内径，且第一、第三圆管的内径相同或不同。4.根据权利要求1所述的等离子体增强原子层沉积流化床粉体处理装置，其特征在于，所述第二圆管的内径为50‑60mm，第一圆管、第三圆管内径为20‑30mm；第一圆管和第三圆管高度范围分别为140‑150mm、200‑210mm，第二圆管的高度范围40‑50mm；正圆锥台形管和倒圆锥台形管高度范围为25‑35mm。5.根据权利要求1所述的等离子体增强原子层沉积流化床粉体处理装置，其特征在于，所述三路或四路以上气体源分别经质量流量控制器MFC再分别经阀门通过中空的金属管与进气口相连；变径流化床体顶部的出气口与抽气装置连接，抽气装置包括流化床出气管和真空泵，流化床出气管的一端口与变径流化床体顶部的出气口相连，另一端口经角阀、调控阀后和真空泵的进气口连接；于流化床出气管上设有真空计和放气阀，放气阀另一端与大气相相连放空；真空计用于观察变径流化床内的气压。6.根据权利要求1所述的等离子体增强原子层沉积流化床粉体处理装置，其特征在