多区实验室管式炉

实验管式炉是一种经典的外加热高温管式炉，又名热壁加热炉。

根据工作温度的不同，炉管材料通常可采用透明石英管、高纯氧化铝陶瓷管和高强度金属合金管。

为满足不同的热研究目的，管式炉可设计成多加热区，以便灵活控制管工作室内的温度梯度；炉管可在可控气氛工作环境或高真空工作环境中工作。

化学气相沉积（CVD）是一种利用加热、等离子体激发或光辐射等各种能源，使气态或气态化学物质在气相或气固界面上发生化学反应，从而在反应器中形成固态沉积物的技术。简单地说，就是将两种或两种以上的气态原料引入反应室，然后相互反应形成新的材料，并沉积在基片表面。

CVD炉是由高温管式炉单元、气体控制单元和真空单元组成的组合炉系统，广泛应用于复合材料制备、微电子工艺、半导体光电、太阳能利用、光纤通信、超导技术、防护涂层等领域的实验和生产。

管式炉的加热元件放置在圆柱形腔体周围，炉子只能通过间接热辐射加热圆柱形腔体中的样品，由于炉管可以防止样品材料与炉子加热元件和绝缘材料接触，因此管式炉创造了一个清洁的隔离热室，降低了样品材料被炉子污染的风险。

CVD炉系统由高温管式炉单元、反应气源精确控制单元、真空泵站和相应的组装部件组成。

真空泵用于排除反应管内的空气，确保反应管内没有多余的气体，然后管式炉将反应管加热到目标温度，反应气源精确控制单元可将不同的气体以设定的比例引入炉管内进行化学反应，在CVD炉内形成化学气相沉积。

管式炉主要应用于冶金、玻璃、热处理、锂电正负极材料、新能源、磨料磨具等行业，是在一定温度条件下测量材料的专业设备。

管式炉具有结构简单、操作方便、易于控制、可连续生产等特点。

管式炉还广泛应用于 CVD（化学气相沉积）和等离子体增强 CVD 系统。

CVD过程中可以使用的气源非常多，常见的CVD化学反应包括热解、光解、还原、氧化、氧化还原，因此这些化学反应中涉及的气体都可以用于CVD过程。

我们以CVD石墨烯生长为例，CVD过程中使用的气体有CH4、H2、O2和N2。

管式炉可以在不同的机械功能下顺利工作，因此有许多不同类型的管式炉变化用于不同的实验目的，典型的管式炉如下：

• 卧式管式炉
• 立式管式炉
• 分体式管式炉
• 旋转式管式炉
• 倾斜式管式炉
• 滑动式管式炉
• 快速加热和冷却管式炉
• 连续进料和出料管式炉

• 可根据需要制备金属膜、非金属膜和多组分合金膜等多种薄膜。同时，它还能制备出其他方法难以获得的高质量晶体，如 GaN、BP 等。可同时沉积大量成分均匀的涂层，这是液相外延（LPE）和分子束外延（MBE）等其他制膜方法所无法比拟的。
• 工作条件在常压或低真空条件下进行，因此涂层衍射效果好，形状复杂的工件也能得到均匀的涂层，这一点比 PVD 优越得多。
• 由于反应气体、反应产物和基材之间的相互扩散，可获得附着力良好的涂层，这对于制备耐磨膜和防腐蚀膜等表面强化膜至关重要。
• 有些薄膜的生长温度远低于薄膜材料的熔点。
• 有些薄膜的生长温度远低于薄膜材料的熔点，在低温生长条件下，反应气体和反应器壁及其所含杂质几乎不发生反应，因此可以获得纯度高、结晶度好的薄膜。
• 化学气相沉积可以获得光滑的沉积表面。这是因为与 LPE 相比，化学气相沉积（CVD）是在高饱和度下进行的，成核率高，成核密度大，且在整个平面上分布均匀，因此能获得宏观光滑的表面。
• 低辐射损伤，这是制造金属氧化物半导体（MOS）和其他器件的必要条件

等离子体化学气相沉积（PECVD）是利用等离子体激活反应气体，促进基片表面或近表面空间发生化学反应，生成固体薄膜的技术。等离子体化学气相沉积技术的基本原理是，在射频或直流电场的作用下，源气体电离形成等离子体，以低温等离子体为能源，引入适量的反应气体，利用等离子体放电激活反应气体，实现化学气相沉积。

根据等离子体的产生方式，可分为射频等离子体、直流等离子体和微波等离子体 CVD 等......

PECVD 是什么意思？

PECVD与传统CVD技术的区别在于等离子体中含有大量高能电子，可以提供化学气相沉积过程中所需的活化能，从而改变了反应体系的供能方式。由于等离子体中的电子温度高达 10000K，电子与气体分子之间的碰撞可促进反应气体分子的化学键断裂和重组，从而生成更多的活性化学基团，而整个反应体系则保持较低的温度。

因此，与 CVD 工艺相比，PECVD 可以在较低的温度下进行相同的化学气相沉积过程。