技术领域
[0001] 本实用新型属于化学气相沉积技术领域，特别是一种化学气相沉积用加热装置。
背景技术
[0002] 化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)是通过化学反应的方式，利用加热、等离子激励或光
辐射等各种
能源，在反应器内使气态或
蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态
沉积物的技术。
[0003] 化学气相沉积技术在生产和研发新材料的过程中，已经成为越来越重要的方法，最典型的例子就是化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)大面积生长
石墨烯。用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)制备
石墨烯时，通常直接把生产石墨烯的
基板放置到加热器上，以图简单、方便操作，并没有考虑生产石墨烯的基板的受热均匀性。
实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种化学气相沉积用加热装置，以解决
现有技术中的不足，它能够提高用于生产石墨烯的基板的受热均匀性和有效受热性。
[0005] 本实用新型采用的技术方案如下：
[0006] 一种化学气相沉积用加热装置，所述化学气相沉积用加热器装置包括：
[0007] 可升降的第一加热器；
[0008] 可升降的第二加热器，设置在所述第一加热器的正上方，与所述第一加热器呈上下相对设置；
[0009]
支撑架，固定设置在所述第一加热器上，且位于所述第一加热器和所述第二加热器之间；
[0010] 托盘，设置在所述支撑架远离所述第一加热器的一侧，用于承载基板；
[0011] 所述托盘为耐高温透明材料；
[0012] 所述第一加热器和所述第二加热器朝向所述托盘的一侧均固定设置有陶瓷板。
[0013] 如上所述的化学气相沉积用加热装置，其中，优选的是，所述支撑架包括多根第一支撑柱；
[0014] 各所述第一支撑柱均匀设置在所述第一加热器上，并背离所述第一加热器延伸，并共同连接且承载所述托盘。
[0015] 如上所述的化学气相沉积用加热装置，其中，优选的是，所述第一支撑柱连接所述托盘的一端端面设置有用于固定连接所述托盘的钳口。
[0016] 如上所述的化学气相沉积用加热装置，其中，优选的是，任意两相邻所述第一支撑柱之间均设置有子架；
[0017] 所述子架支撑固定与该子架相邻的两所述第一支撑柱。
[0018] 如上所述的化学气相沉积用加热装置，其中，优选的是，所述子架包括交叉设置的第一纵柱和第一横柱；
[0019] 所述第一纵柱的一端固定连接所述第一加热器，所述第一纵柱的另一端固定连接所述第一横柱的中间部位，所述第一横柱的两端分别固定连接两相邻的所述第一支撑柱。
[0020] 如上所述的化学气相沉积用加热装置，其中，优选的是，所述第一横柱包括两固定连接的第一子横柱；
[0021] 所述第一子横柱的一端固定连接与之相邻的所述第一支撑柱，所述第一子横柱的另一端固定连接与之相邻的所述第一纵柱；
[0023] 如上所述的化学气相沉积用加热装置，其中，优选的是，所述第一子横柱固定连接所述第一纵柱的一端低于所述第一子横柱固定连接所述第一支撑柱的一端。
[0024] 如上所述的化学气相沉积用加热装置，其中，优选的是，所述第一子横柱相对
水平方向朝上的倾斜度为8°到15°，包括端点值。
[0025] 如上所述的化学气相沉积用加热装置，其中，优选的是，所述第一支撑柱包括依次连接且一体成型的第一直柱、第一弯柱和第二弯柱；
[0026] 所述第一直柱远离所述第一弯柱的一端固定连接所述第一加热器；
[0027] 所述第一弯柱相对水平方向朝上的倾斜度大于第二弯柱相对水平方向朝上的倾斜度；
[0028] 所述第一纵柱远离所述第一加热器的一端高于所述第一弯柱远离所述第一直柱的一端，且低于所述第二弯柱远离所述第一弯柱的一端。
[0029] 如上所述的化学气相沉积用加热装置，其中，优选的是，所述第一加热器和所述第二加热器均包括加热器壳体、设置在所述加热器壳体内的加热盘和缠绕在所述加热盘上的加热丝；
[0030] 所述加热器壳体朝向所述托盘的一侧固定设置有所述陶瓷板；
[0031] 所述支撑架固定设置在所述第一加热器的陶瓷板上。
[0032] 与现有技术相比，本实用新型提供的化学气相沉积用加热装置通过支撑架支撑托盘，即用于承载基板的样品台，使得基板与第一加热器为非
接触式直接加热，而是基板受热源，即第一加热器和第二加热器，产生的热量场的辐射加热，辐射加热相比较接触加热可以更好的确保被加热元件，即基板，的热量来源的均匀性。而在此
基础上，为确保热源到被加热元件之间的热量传播路径上热量的均匀性，本
申请首先在热源端设置在陶瓷板，即所述第一加热器和所述第二加热器朝向所述托盘的一侧均固定设置有陶瓷板，陶瓷板具有均匀的导热作用，确保热源散发热量的均匀性，同时，陶瓷板可以作为阻隔材料阻隔加热器可能带来的粉尘污染。其次，在被加热元件端采用耐高温透明材料再次保证热量的有效传输，即保证被加热基板的热辐射吸收。整体保证被加热基板的受热均匀性和有效受热，以保证石基于基板生产的石墨烯或者石墨烯
异质结等基于石墨烯的新材料的良好性能。
附图说明
[0033] 图1是本实用新型提供的化学气相沉积用加热装置的结构示意图；
[0034] 图2是支撑架设置在第一加热器上的一个方向的结构示意图；
[0035] 图3是支撑架承载托盘的一方向结构示意图。
[0036] 附图标记说明：
[0037] 1-第一加热器；
[0038] 2-第二加热器；
[0039] 3-支撑架，31-第一支撑柱，311-第一直柱，312-第一弯柱，313-第二弯柱，32-钳口，33-子架，331-第一纵柱，332-第一横柱；
[0040] 4-托盘；
[0041] 5-陶瓷板。
具体实施方式
[0042] 下面通过参考附图描述的
实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
[0043] 本申请的
申请人经过大量实验发现，基于化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD生产石墨烯或者石墨烯异质结等基于石墨烯的新材料时，不仅反应区的
温度影响新材料的性能，采用的基板的受热均匀性也是影响新材料性能的关键因素。基于以上初衷，本申请的
发明人人以提高基板的受热均匀性为目的，进行了改进工作，并提出一种化学气相沉积用加热装置的
专利申请。
[0044] 如图1所示，本申请实施例提供的一种化学气相沉积用加热装置，所述化学气相沉积用加热器装置包括可升降的第一加热器1、设置在所述第一加热器1的正上方与所述第一加热器1呈上下相对设置可升降的第二加热器2、固定设置在所述第一加热器1上且位于所述第一加热器1和所述第二加热器2之间支撑架3，及用于承载基板托盘4，其中托盘4设置在所述支撑架3远离所述第一加热器1的一侧。而且，所述托盘4为耐高温透明材料；所述第一加热器1和所述第二加热器2朝向所述托盘4的一侧均固定设置有陶瓷板5。
[0045] 以上结构的化学气相沉积用加热装置通过支撑架3支撑托盘4，即用于承载基板的样品台，使得基板与第一加热器1为非接触式直接加热，而是基板受热源，即第一加热器1和第二加热器2，产生的热量场的辐射加热，辐射加热相比较接触加热可以更好的确保被加热元件，即基板，的受热均匀性。而在此基础上，为确保热源到被加热元件之间的热量传播路径上热量的均匀性，本申请首先在热源端设置在陶瓷板5，即所述第一加热器1和所述第二加热器2朝向所述托盘4的一侧均固定设置有陶瓷板5，陶瓷板5具有均匀的导热作用，确保热源散发热量的均匀性，同时，陶瓷板5可以作为阻隔材料阻隔加热器可能带来的粉尘污染。其次，在被加热元件端采用耐高温透明材料再次保证热量的有效传输，即保证被加热基板的热辐射吸收。整体保证被加热基板的受热均匀性和有效受热，以保证基于基板生产的石墨烯或者石墨烯异质结等基于石墨烯的新材料的良好性能。
[0046] 在该实施例中，所述第一加热器1和所述第二加热器2用于对所述反应区，即第一加热器1和第二加热器2之间所述托盘4上方的区域，提供适合新材料的生长温度。
[0047] 在实施例中，设置在竖直方向上可升降的的彼此相对的第一加热器1和第二加热器2为彼此间隔开一定距离的两个加热器，第一加热器1和第二加热器2的可升降例如可借助于
电机轴或其他固定件实现，位于下方的第一加热器1例如用于直接加热基板，位于上方的第二加热器2用于直接加热基板，由此在反应区中提供适合待制备新材料的温度，例如石墨烯和/或石墨烯异质结在基板上生长的温度例900～1200℃的范围内。位于下方的第一加热器1表面上设置有托盘4，其用于放置基板，示例性的，基板可以为
硅片、或表面有六方氮化
硼覆层的基底等。
[0048] 所述第一加热器1和所述第二加热器2均包括加热器壳体、设置在所述加热器壳体内的加热盘和缠绕在所述加热盘上的加热丝；加热丝例如但不限于为钽加热丝，也可以选用钨作为加热丝，所述加热器壳体朝向所述托盘4的一侧固定设置有陶瓷板5；所述支撑架3固定设置在所述第一加热器1的陶瓷板5上。
[0049] 优选地，该托盘4为透明
石英材质，透明石英一方面可以保证被加热基板的受热均匀性；另外石英可以承受高达1000℃的高温，可以确保被加热基板的受热效果；再者，石英还可以作为阻隔材料阻隔加热器可能带来的粉尘污染。
[0050] 在本申请实施例中，可升降的第一加热器1和可升降的第二加热器2优选通过电机带动加热器实现时，使用的电机优选为步进电机，例如可购自英飞凌公司，其用于控制第一加热器1和第二加热器2在竖直方向上的运动。在本申请实施例中，第一加热器1和第二加热器2均可以在竖直方向上自由移动，方便了基板的放置。
[0051] 基于化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)生产石墨烯或者石墨烯异质结等基于石墨烯的新材料时，通常需要在900℃～1200℃作为新材料的生长温度，在如此高的温度下，需要充分相关设备所采用材料的受热形变。在本实施例中，尤其需要考虑支撑架3的受热形变。在本实施例中，通过材料的选择和结构的设计来提供一种适用于化学气相沉积用加热装置的支撑架3。
[0052] 具体的，在材料选择方面，可以选择导电的耐高温高强度的金属，例如钨、钼、钽；也可以选择不导电的高强度的陶瓷，例如
碳化硅、氮化硼、石英等。本实施例综合成本和加工的方便性优选钨。
[0053] 具体的，在结构设计方面，提供了如下结构的支撑架3。如图2和图3所示，所述支撑架3包括多根第一支撑柱31；各所述第一支撑柱31均匀设置在所述第一加热器1上，并背离所述第一加热器1延伸，并共同连接且承载所述托盘4。
[0054] 在具体设置的时候，可以设置至少3根第一支撑柱31，以保证支撑架3结构整体的
稳定性。本实施例优选采用4根第一支撑柱31，4根第一支撑柱31均采用钨材质制备，并均匀设置在所述第一加热器1，4根第一支撑柱31远离第一加热器1的一端共同连接且承载所述托盘4，保证了托盘4的稳定性。
[0055] 为了保证第一支撑柱31与托盘4之间的稳定连接，本实施例中，在所述第一支撑柱31连接所述托盘4的一端端面设置有用于固定连接所述托盘4的钳口32。托盘4的边缘嵌装在所述钳口32内，实现了第一支撑柱31的端部与托盘4面接触连接，避免了仅通过第一支撑柱31的端部与托盘4之间点接触连接的不牢靠性，避免了托盘4的意外脱落。在托盘4的周侧均匀设置四根第一支撑柱31，四根第一支撑柱31与托盘4均通过钳口32连接，可以有效避免第一支撑柱31受热
变形时导致的托盘4意外脱落情况的发生。
[0056] 同时，作为本申请的优选实施方式，请继续参阅图2和图3所示，任意两相邻所述第一支撑柱31之间均设置有子架33；所述子架33支撑固定与该子架33相邻的两所述第一支撑柱31。通过子架33可以起到加强固定各第一支撑柱31形成的支撑架3的作用，有效的保证了托盘4的稳定性。子架33也优先钨材料制备。
[0057] 作为本实施例的优选技术方案，请继续参阅图2和图3所示，所述子架33包括交叉设置的第一纵柱331和第一横柱332；所述第一纵柱331的一端固定连接所述第一加热器1，所述第一纵柱331的另一端固定连接所述第一横柱332的中间部位，所述第一横柱332的两端分别固定连接两相邻的所述第一支撑柱31。通过第一纵柱331和第一横柱332组成的子架33是纵横交错型
支架，结构更加稳定。同时，4根第一支撑柱31配合任意两相邻第一支撑柱
31之间均设置的具有纵横交错结构的子架33形成的一个稳定的笼子型支撑架3，稳定性较好。
[0058] 作为本实施例的优选技术方案，请继续参阅图2和图3所示，所述第一横柱332包括两固定连接的第一子横柱；所述第一子横柱的一端固定连接与之相邻的所述第一支撑柱31，所述第一子横柱的另一端固定连接与之相邻的所述第一纵柱331；两所述第一子横柱之间成一定夹角。两所述第一子横柱之间的夹角可以根据两相邻第一支撑柱31的摆布设置，在此不做具体限制，以达到更好支撑支撑架3的效果为准。
[0059] 作为本实施例的优选技术方案，所述第一子横柱固定连接所述第一纵柱331的一端低于所述第一子横柱固定连接所述第一支撑柱31的一端。该设置不仅为相邻两第一支撑柱31提供了左右方向的支撑
力，也为第一支撑柱31提供向上支撑力的作用，后者为第一支撑柱31的高温形变导致托盘4下沉具有一定的抑制作用。
[0060] 在具体实施的时候，所述第一子横柱相对水平方向朝上的倾斜度为8°到15°，包括端点值。优选的，该倾斜角度为10°。
[0061] 作为本实施例的优选技术方案，请继续参阅图2和图3所示，所述第一支撑柱31包括依次连接且一体成型的第一直柱311、第一弯柱312和第二弯柱313；所述第一直柱311远离所述第一弯柱312的一端固定连接所述第一加热器1；所述第一弯柱312相对水平方向朝上的倾斜度大于第二弯柱313相对水平方向朝上的倾斜度；所述第一纵柱331远离所述第一加热器1的一端高于所述第一弯柱312远离所述第一直柱311的一端，且低于所述第二弯柱313远离所述第一弯柱312的一端。
[0062] 在具体操作的时候，可以通过第一加热器1的热量分布寻找托盘4的最佳放置
位置，然后根据托盘4的最佳放置位置，设置第一支撑柱31的结构。在本实施例中，设置依次连接且一体成型的第一直柱311、第一弯柱312和第二弯柱313，第一弯柱312和第二弯柱313两者的弯折方向基本保持一致，4根形状一致的第一支撑柱31在空间排布上，其相同侧的一端均匀设置在一个圆周上，即第一加热器1上，另一相同侧的一端均延伸朝向另一个圆周上，即托盘4的周缘，且托盘4的面积小于第一加热器1上4根第一支撑柱31排布的圆周的面积，则4根第一支撑柱31空间呈现球形排布，具有更好的稳定性。
[0063] 以上依据图式所示的实施例详细说明了本实用新型的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡是依照本实用新型的构想所作的改变，或
修改为等同变化的等效实施例，仍未超出
说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围内。
