[實用新型]一種微區(qū)可控納米功能材料合成加熱裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820211463.2
• 申請日: 2008-12-22
• 公開（公告）號: CN201317830Y
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 揭建勝;胡治中;吳春艷;王莉;于永強
• 申請（專利權(quán)）人: 揭建勝
• 主分類號: C30B25/12
• 分類號: C30B25/12;C30B25/16;C30B29/62
• 代理公司: 合肥金安專利事務(wù)所
• 代理人: 金惠貞

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種納米功能材料合成設(shè)備，具體地說是控制納米功能材料在局域合成的微電極微加熱裝置。

背景技術(shù)

納米功能材料在新一代納米光電子、傳感、存儲等器件中有非常重要的應(yīng)用。為達到器件應(yīng)用的目的，首先必須實現(xiàn)納米材料的可控合成，如對納米材料結(jié)構(gòu)、形貌、取向等按器件應(yīng)用要求進行控制。必須指出的是，納米材料定位與定向合成技術(shù)是目前的難點技術(shù)，也是納米材料合成中的關(guān)鍵技術(shù)所在。目前已經(jīng)有多種低維納米材料的合成方法，涉及許多物理、化學(xué)手段，最常用的有化學(xué)氣相沉積(CVD)、金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、分子束外延(MBE)、及高壓反應(yīng)釜等。但這些合成方法無一例外，需要復(fù)雜的合成裝置，反應(yīng)在高溫或高壓下進行；而且納米材料通常是批量合成，欠缺對納米線位置與取向的控制；宏觀的合成手段難以控制微觀的生長條件，必然導(dǎo)致產(chǎn)物均勻性差；嚴苛的反應(yīng)條件使得電場、磁場等外加控制技術(shù)的引入難以實現(xiàn)；合成裝置的龐大使得實時監(jiān)控納米材料合成非常困難。

以目前一維半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)合成最常使用的化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)為例，公知的制備納米半導(dǎo)體材料的CVD管式爐的體積大于1000立方分米(dm³)，密閉腔容積大于20dm³，占空間且移動不便；抽真空至10^-3帕(Pa)的平均耗時在30-60分鐘之間；原有結(jié)構(gòu)設(shè)備采用加熱器件為宏觀結(jié)構(gòu)，如硅碳棒等，耗電大絕熱差，升溫與保溫階段平均耗能2000瓦(W)左右；原有結(jié)構(gòu)的設(shè)備的升溫緩慢且控溫精度差，通常條件下由室溫升溫至800℃需要40-50分鐘，而且在升溫階段存在50-150度(℃)的誤差。此外，該結(jié)構(gòu)設(shè)備多采用裹有隔熱材料的閉式的管狀腔體，只能從兩端進行大概目測，無法對納米結(jié)構(gòu)的生長過程進行原位觀察。自抽真空、升溫、保溫再到降至室溫，完成一次反應(yīng)平均需耗時4-10個小時。由于在合成過程中，整個合成區(qū)域包括襯底都處于高溫環(huán)境，因此難以施加電場、磁場對納米材料取向進行控制。等離子體的引入也很困難且離化氣體難以到達生長襯底。整個合成過程需要耗費大量的水、電、氣，不利于降低成本。

實用新型內(nèi)容

為了解決納米功能材料合成設(shè)備存在的體積龐大、耗能、耗時、合成方法單一且可控性差的問題，本實用新型提供一種微區(qū)可控納米功能材料合成加熱裝置。

本實用新型的具體設(shè)計方案如下：

一種微區(qū)可控納米功能材料合成加熱裝置包括密閉腔室，所述密閉腔室包括矩形盒體19和盒蓋20；

所述矩形盒體19相對應(yīng)的兩側(cè)壁上分別設(shè)有進氣接口1、出氣接口11，相對應(yīng)的另兩側(cè)壁上分別設(shè)有電線接口8；

一個矩形散熱基座14通過四個角上的四根立柱4固定設(shè)于盒體19內(nèi)中部，散熱基座14中部為下凹的散熱空腔15；散熱基座14底部的盒體19內(nèi)設(shè)有冷卻水管10，冷卻水管10的兩端分別為進水口和出水口，且進水口和出水口分別伸至盒體19外部；散熱基座14的頂面設(shè)有工作臺13，工作臺13中部設(shè)有上大下小的階梯形孔；與兩側(cè)壁上的電線接口8相對應(yīng)的工作臺13兩側(cè)上部通過立柱分別固定設(shè)有接線臺9，接線臺9上設(shè)有接線頭18和探針6，接線頭18和探針6通過電線組7連接電線接口8；接線臺9上部依次設(shè)有下平板29和上平板28，下平板29和上平板28與工作臺平行，且下平板29和上平板28上分別均布有通孔；

所述盒蓋20中部設(shè)有觀察窗孔25，觀察窗孔25外側(cè)面設(shè)有鋼化玻璃板24，其內(nèi)側(cè)面設(shè)有電磁鐵定位卡環(huán)27；觀察窗孔25內(nèi)設(shè)有電磁鐵。

所述矩形散熱基座14的長、寬、高分別為42毫米、42毫米、12毫米，其材料為黃銅；其中部的散熱空腔15的長、寬、高分別為18毫米、18毫米、8毫米，散熱空腔15內(nèi)設(shè)有電磁鐵。

所述冷卻水管10為M形。

所述工作臺13為平板狀，厚度為2毫米，其材料為可塑陶瓷，其中部上大下小的階梯形孔的大孔長、寬、高分別為20毫米、20毫米、1.5毫米，小孔長、寬、高分別為16毫米、16毫米、0.5毫米。

所述接線臺9為條狀，其材料為可塑陶瓷。

所述探針6的一端固定在接線臺9上，并連接著電線組7，另一端為可自由移動的針頭狀，探針6針頭的移動角度范圍為0-90度。