[發明專利]一種納米顆粒空間原子層沉積連續包覆裝置及方法

有效

• 申請號: 201710423764.5
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107254675B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 陳蓉;巴偉明;曲鍇;李云;曹坤;但威
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/44;C23C16/54;B82Y40/00
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 李佑宏

1.一種納米顆粒空間原子層沉積連續包覆裝置，其特征在于，包括依次連接的第一、第二、第三及第四級管路單元；

其中，所述第一級管路單元為吸附單元，包括驅動氣源、管路(4)、粉體補給裝置(2)、第一前驅體(3)以及清洗腔室(5)，所述驅動氣源設于所述管路(4)的一端，用于為所述第一級管路單元提供充足的驅動氣體，所述粉體補給裝置(2)和第一前驅體(3)間隔一定距離設于所述管路(4)的兩側，所述粉體補給裝置(2)用于控制所述納米顆粒進入管路(4)中，所述第一前驅體(3)用于為第一級管路單元提供前驅體，所述清洗腔室(5)一端與所述管路(4)一端連接，另一端與所述第二級管路單元連接，用于提供第一前驅體(3)，并使第一前驅體(3)在納米顆粒的表面完成吸附；

所述粉體補給裝置(2)包括進料口(8)、螺旋進給裝置(9)出料口(10)及驅動電機(7)，其中，所述進料口(8)為錐形結構，便于所述粉體進入螺旋進給裝置(9)中，所述驅動電機(7)與所述螺旋進給裝置(9)的一端連接，用于驅動所述螺旋進給裝置(9)轉動，所述螺旋進給裝置(9)的中間部分設有出料口(10)，所述出料口(10)與第一級管路單元連接；

所述第三級管路單元為反應單元，包括驅動氣體、管路(4)、第二前驅體(6)以及清洗腔室(5)，所述驅動氣源設于所述管路(4)的一端，用于為所述第三級管路單元提供充足的驅動氣體，所述第二前驅體(6)設于管路(4)上，用于為第三級管路單元提供前驅體，所述清洗腔室(5)一端與所述管路(4)一端連接，另一端與所述第四級管路單元連接，用于提供第二前驅體(6)，并使第二前驅體(6)與所述納米顆粒表面的第一前驅體(3)發生反應，以在納米顆粒表面生成單分子薄膜層；

所述第二、第四級管路單元為清洗單元，用于對所述納米顆粒進行清洗，排出多余的第一前驅體(3)、第二前驅體(6)或反應產生的副產物；

通過所述第一、第二、第三及第四級管路單元的相互配合，可實現所述納米顆粒的清洗及表面原子層沉積，使納米顆粒連續通過多級管道完成原子層沉積反應的多個過程，從而實現所述納米顆粒的均勻和快速包覆。

2.根據權利要求1所述的一種納米顆粒空間原子層沉積連續包覆裝置，其特征在于，所述第二級管路單元和第四級管路單元結構相同，用于清洗所述納米顆粒，并隔離第一、第三級管路單元，避免不同前驅體的交叉污染，包括驅動氣源、管路(4)和清洗腔室(5)，所述驅動氣源和清洗腔室(5)分別設于所述管路(4)的兩端。

3.根據權利要求2所述的一種納米顆粒空間原子層沉積連續包覆裝置，其特征在于，所述驅動氣源為氮氣源(1)。

4.根據權利要求2或3所述的一種納米顆粒空間原子層沉積連續包覆裝置，其特征在于，所述管路(4)為細長體不銹鋼管。

5.根據權利要求1所述的一種納米顆粒空間原子層沉積連續包覆裝置，其特征在于，所述清洗腔室(5)的周圍設有過濾網，其網格的大小為2000～3000目。

6.根據權利要求1所述的一種納米顆粒空間原子層沉積連續包覆裝置，其特征在于，所述第一、第二、第三及第四級管路單元通過標準管道接口連接，用于保證氣路的密封性。

7.根據權利要求1或2所述的一種納米顆粒空間原子層沉積連續包覆裝置，其特征在于，所述驅動氣源與管路(4)、粉體補給裝置(2)與管路(4)、第一、第二前驅體與管路(4)之間均設有閥門，所述閥門與電磁閥連接，用于控制管路(4)的通斷。

8.根據權利要求1所述的一種納米顆粒空間原子層沉積連續包覆裝置，其特征在于，所述螺旋進給裝置(9)包括螺旋葉片和中心軸，所述中心軸的一端與所述驅動電機(7)的輸出軸連接，所述驅動電機(7)用于帶動所述中心軸轉動，所述螺旋葉片隨所述中心軸轉動并帶動所述納米顆粒運動。

9.根據權利要求1所述的一種納米顆粒空間原子層沉積連續包覆裝置，其特征在于，所述出料口(10)兩側螺旋葉片的螺旋方向相反，便于使所述納米顆粒繼續向出料口(10)方向運動，減小粉體損失。