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一種金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)

閱讀：301發(fā)布：2020-05-11

專利匯可以提供一種金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 涉及一種金屬有機(jī) 化學(xué)氣相沉積 反應(yīng)系統(tǒng)，具體地講是涉及一種紫外輔助 金屬 有機(jī)化學(xué) 氣相沉積 反應(yīng)系統(tǒng)。它包括反應(yīng)腔室、位于反應(yīng)腔室內(nèi)頂部的噴淋裝置和位于反應(yīng)腔室內(nèi)底部的加熱裝置，還包括對稱的設(shè)于反應(yīng)腔室兩側(cè)腔壁上的 石英 窗以及與石英窗對應(yīng)的固定于腔壁外部的紫外 光源 組件。本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單且利于拆卸維護(hù)，能夠均勻 輻射 ，激發(fā)化學(xué)反應(yīng)活性，降低反應(yīng) 溫度 ，有利于防止玻璃在過高的溫度下產(chǎn)生形變。，下面是一種金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)，包括反應(yīng)腔室、位于反應(yīng)腔室內(nèi)頂部的噴淋裝置和位于反應(yīng)腔室內(nèi)底部的加熱裝置，其特征在于還包括對稱的設(shè)于反應(yīng)腔室兩側(cè)腔壁上的石英窗以及與石英窗對應(yīng)的固定于腔壁外部的紫外光源組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于所述石英窗從外部通過密封部件可拆卸地安裝在腔壁上；石英窗長度和位置滿足的條件為入射的紫外光能夠完全照射到噴淋裝置和加熱裝置之間的反應(yīng)區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于所述紫外光源組件包括紫外燈和反射裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于所述反射裝置包括反射板和燈罩。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于所述反射板的橫截面為拋物線型，長度不小于石英窗的透光寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5中任意一項所述的金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于所述紫外燈軸線位于反射板橫截面拋物線的焦點(diǎn)位置上；紫外燈長度不小于石英窗的透光寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于所述噴淋裝置包括分氣盒和混氣噴淋室。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于所述混氣噴淋室下表面與置于加熱裝置上的基體上表面之間的距離為10mm-200mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于所述紫外光源組件發(fā)射的紫外光源的波長范圍為100-400nm，功率為500-2000W。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于所述反應(yīng)腔室為冷壁式，反應(yīng)壓力范圍為10-10000Pa，反應(yīng)溫度小于或等于200℃。

說明書全文

一種金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明涉及一種金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)，具體地講是涉及一種紫外輔助金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

[0002] 透明導(dǎo)電氧化物(TCO)薄膜沉積的玻璃在平板顯示和太陽能電池等光電子器件中具有十分廣闊的應(yīng)用前景。例如，以摻雜ZnO為代表的TCO玻璃在硅基、碲化鎘、銅銦鎵硒等薄膜太陽能電池中作為前電極或背電極，通過提高透光率及光散射來增加光電轉(zhuǎn)化層對太陽光的吸收，進(jìn)而提高光電轉(zhuǎn)化效率。
[0003] 硼(B)摻雜的ZnO基導(dǎo)電薄膜由于具有較高的透過率、良好的導(dǎo)電性以及原料來源豐富的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于薄膜太陽能電池的制備中。 等人最早提出采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)技術(shù)制備B摻雜的ZnO基TCO薄膜，利用他們的方法可以制備出具有金字塔形貌陷光性的高透過率的B-ZnO薄膜，十分適合作為薄膜太陽能電池的前電極及背電極。美國專利US20080093420提出了一種用于工業(yè)化生產(chǎn)的B-ZnO透明導(dǎo)電薄膜的LPCVD系統(tǒng)及方法。其中，所采用的LPCVD系統(tǒng)包含裝載臺、預(yù)熱腔、工藝腔、降溫腔、卸載臺及玻璃回傳裝置等組件，通過對工藝條件的優(yōu)化，制備出霧度為10-25％的ZnO薄膜，這種薄膜用于硅基薄膜太陽能電池，其組件的穩(wěn)定效率可達(dá)到10％。
[0004] 紫外光是一種光子能量介于3eV到124eV的電磁輻射，對應(yīng)波長為10-400nm，在薄膜的化學(xué)氣相沉積過程中輔以紫外光照射可以促進(jìn)前驅(qū)物分子的活化或分解，從而有利于降低反應(yīng)溫度、提高反應(yīng)速率，進(jìn)而改善薄膜物理化學(xué)特性。美國專利US20090251884描述了一種在聚合物襯底上使用UV輔助化學(xué)氣相沉積技術(shù)制備摻雜的ZnO透明導(dǎo)電薄膜的方法。他們發(fā)現(xiàn)：在不存在UV光照射的情況下，在聚合物基體上沉積的ZnO薄膜電導(dǎo)率較低；而在高壓汞燈的紫外光源照射下，由化學(xué)氣相沉積法形成的Al摻雜的ZnO薄膜更容易-3與PVDF基體結(jié)合，取得較高的電導(dǎo)率(1×10 Ωcm)和較高的透過率(在可見光區(qū)的透過率大于90％)，然而，該項發(fā)明更多地側(cè)重于在聚合物襯底上UV輔助CVD的方法，但未提及具體的制備系統(tǒng)和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

[0005] 本發(fā)明提供一種紫外輔助金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單且利于拆卸維護(hù)，能夠均勻輻射，激發(fā)化學(xué)反應(yīng)活性，降低反應(yīng)溫度，有利于防止玻璃在過高的溫度下產(chǎn)生形變。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明技術(shù)方案如下：
[0007] 一種金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)，包括反應(yīng)腔室、位于反應(yīng)腔室內(nèi)頂部的噴淋裝置和位于反應(yīng)腔室內(nèi)底部的加熱裝置，還包括對稱的設(shè)于反應(yīng)腔室兩側(cè)腔壁上的不吸收UV光能的石英窗以及與石英窗對應(yīng)的固定于腔壁外部的紫外光源組件。
[0008] 所述噴淋裝置包括分氣盒和混氣噴淋室等，原料混合氣從進(jìn)氣口進(jìn)入，經(jīng)分氣盒到達(dá)混氣噴淋室，當(dāng)基體到達(dá)加熱裝置上方后，原料混合物從混氣噴淋室下表面的篩孔噴出，到達(dá)被加熱的基體表面，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，形成TCO薄膜。所述基體可以是玻璃或者有機(jī)聚合物。
[0009] 所述石英窗從外部通過密封部件可拆卸地安裝在腔壁上，密封部件可以是硅膠圈等，用來隔絕外部大氣與腔體內(nèi)的工藝氣體，這樣可以方便的拆卸清洗維護(hù)，且不必頻繁打開反應(yīng)腔室。如果紫外光源組件安裝在腔室內(nèi)，則不需要石英窗，但這種情況十分不利于紫外光源組件的清洗維護(hù)。石英窗長度和位置滿足的條件為入射的紫外光能夠完全照射到噴淋裝置和加熱裝置之間的反應(yīng)區(qū)，確切的說是照射到混氣噴淋室下表面到基體之間的反應(yīng)區(qū)。所述混氣噴淋室下表面與置于加熱裝置上的基體上表面之間的距離大約為10mm-200mm。
[0010] 所述紫外光源組件包括紫外燈和反射裝置。所述反射裝置又包括反射板和燈罩，反射板一般為鋁合金材質(zhì)，燈罩可拆卸。
[0011] 所述反射板的橫截面為拋物線型，長度不小于石英窗的透光寬度。
[0012] 所述紫外燈長度不小于石英窗的透光寬度且其軸線位于反射板橫截面拋物線的焦點(diǎn)位置上，使得發(fā)出的光被反射板反射后平行均勻入射到反應(yīng)腔室中的反應(yīng)區(qū)。由于基體表面成膜的速率乃至其品質(zhì)在很大程度上取決于反應(yīng)區(qū)內(nèi)前驅(qū)物分子的活性，因此從混氣噴淋室出來的反應(yīng)物在反應(yīng)區(qū)受到熱活化以及來自紫外光源發(fā)出的紫外光照射進(jìn)一步被活化，在基體表面沉積成膜。
[0013] 所述紫外光源組件發(fā)射的紫外光源的波長范圍約為100-400nm，功率約為500-2000W。
[0014] 所述反應(yīng)腔室一般為冷壁式，反應(yīng)壓力范圍約為10-10000Pa，反應(yīng)溫度小于或等于200℃。
[0015] 另外，紫外光入射方向與基體傳輸方向垂直，紫外光源組件的設(shè)置不影響玻璃的傳輸。
[0016] 本發(fā)明的一種金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)，給出了紫外光源組件應(yīng)用于金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)的具體結(jié)構(gòu)，同時結(jié)構(gòu)簡單且利于拆卸維護(hù)，通過在反應(yīng)腔體兩側(cè)均設(shè)置紫外輔助系統(tǒng)，在反應(yīng)區(qū)實(shí)施UV均勻照射，使反應(yīng)區(qū)物種的化學(xué)反應(yīng)活性得到激發(fā)，可以使表面化學(xué)反應(yīng)在較低的溫度下更容易發(fā)生，從而降低基體表面的反應(yīng)溫度，不僅有利于防止玻璃在過高的溫度下產(chǎn)生形變，還有利于降低生產(chǎn)過程中的能耗。附圖說明
[0017] 圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2是紫外光源組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖3是圖2中紫外光源組件的右視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

[0020] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 一種金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)系統(tǒng)，如圖1所示，包括反應(yīng)腔室、位于反應(yīng)腔室內(nèi)頂部的噴淋裝置和位于反應(yīng)腔室內(nèi)底部的加熱裝置10，還包括對稱的設(shè)于反應(yīng)腔室兩側(cè)腔壁11上的不吸收UV光能的石英窗5以及與石英窗5對應(yīng)的固定于腔壁11外部的紫外光源組件。
[0023] 噴淋裝置包括分氣盒7和混氣噴淋室6等，二乙基鋅、硼烷、水等原料混合氣從進(jìn)氣口8進(jìn)入，經(jīng)分氣盒7到達(dá)混氣噴淋室6，當(dāng)基體9到達(dá)加熱裝置10上方后，原料混合物從混氣噴淋室6下表面的篩孔噴出，到達(dá)被加熱的基體9表面，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，形成TCO薄膜。其中，基體9是玻璃。
[0024] 石英窗5從外部通過硅膠圈可拆卸地安裝在腔壁11上，用來隔絕外部大氣與腔體內(nèi)的工藝氣體，這樣可以方便的拆卸清洗維護(hù)，且不必頻繁打開反應(yīng)腔室。石英窗5長度和位置滿足的條件為入射的紫外光能夠完全照射到噴淋裝置和加熱裝置10之間的反應(yīng)區(qū)。混氣噴淋室6下表面與置于加熱裝置10上的基體9上表面之間的距離大約為50mm。
[0025] 如圖2、3所示，紫外光源組件包括紫外燈3和反射裝置等。反射裝置又包括反射板2和燈罩1，反射板2為鋁合金材質(zhì)，燈罩1可拆卸。另外，紫外光源組件中還包括玻璃壓板4。
[0026] 反射板2的橫截面為拋物線型，長度不小于石英窗5的透光寬度。
[0027] 紫外燈3軸線位于反射板2橫截面拋物線的焦點(diǎn)位置上，使得發(fā)出的光被反射板2反射后平行均勻入射到反應(yīng)腔室中的反應(yīng)區(qū)，從混氣噴淋室6出來的反應(yīng)物在反應(yīng)區(qū)受到熱活化以及來自紫外光源發(fā)出的紫外光照射進(jìn)一步被活化，在基體9表面沉積成膜。因此，紫外燈3長度不小于石英窗5的透光寬度，也即不小于基體9的長邊尺寸，以使反應(yīng)物分子在最大范圍內(nèi)得到活化。
[0028] 紫外光源組件發(fā)射的紫外光源的波長范圍約為100-400nm，功率約為500-2000W。
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