Fornace a Tubo da Laboratorio Multizona

Il forno per tubi da laboratorio è un classico forno per tubi ad alta temperatura a riscaldamento esterno, chiamato anche forno per riscaldamento a parete calda.

In base alle diverse temperature di lavoro, il materiale del tubo del forno può essere costituito da tubi di quarzo trasparente, tubi di ceramica di allumina ad alta purezza e tubi di leghe metalliche ad alta resistenza.

Per soddisfare diversi scopi di ricerca termica, il forno a tubi può essere progettato con più zone di riscaldamento, in modo da avere un controllo flessibile del gradiente di temperatura nella camera di lavoro del tubo; il tubo del forno può lavorare in un ambiente di lavoro ad atmosfera controllata o in un ambiente di lavoro ad alto vuoto.

La deposizione chimica da vapore (CVD) è una tecnologia che utilizza varie fonti di energia, come il riscaldamento, l'eccitazione del plasma o la radiazione luminosa, per far reagire chimicamente sostanze chimiche gassose o vaporizzate in fase gassosa o nell'interfaccia gas-solido e formare depositi solidi nel reattore per mezzo di una reazione chimica.

Il forno CVD è un sistema combinato di forni con unità di forni a tubo ad alta temperatura, unità di controllo dei gas e unità di vuoto, ampiamente utilizzato per la sperimentazione e la produzione di preparazione di materiali compositi, processi microelettronici, semiconduttori optoelettronici, utilizzo dell'energia solare, comunicazione in fibra ottica, tecnologia dei superconduttori, campo dei rivestimenti protettivi.

Gli elementi riscaldanti del forno a tubo sono posizionati intorno alla cavità cilindrica; il forno può riscaldare i campioni nella cavità cilindrica solo attraverso la radiazione termica indiretta, poiché il tubo del forno può evitare che il materiale del campione entri in contatto con gli elementi riscaldanti del forno e i materiali isolanti; il forno a tubo crea quindi una camera di calore isolata e pulita e riduce i rischi di contaminazione del materiale del campione da parte del forno.

Il sistema di forni CVD è costituito da un'unità di forni tubolari ad alta temperatura, da un'unità di controllo preciso della fonte di gas di reazione, da una stazione di pompa a vuoto e da parti di assemblaggio corrispondenti.

La pompa a vuoto serve a rimuovere l'aria dal tubo di reazione e ad assicurarsi che non vi siano gas indesiderati all'interno del tubo di reazione, dopodiché il forno tubolare riscalderà il tubo di reazione fino a raggiungere la temperatura desiderata, quindi l'unità di controllo preciso della fonte di gas di reazione potrà introdurre gas diversi con un rapporto prestabilito nel tubo del forno per la reazione chimica, e la deposizione di vapore chimico si formerà nel forno CVD.

Il forno tubolare è utilizzato principalmente in metallurgia, vetro, trattamento termico, materiali anodici e catodici al litio, nuove energie, abrasivi e altre industrie, ed è un'apparecchiatura professionale per la misurazione dei materiali in determinate condizioni di temperatura.

Il forno tubolare è caratterizzato da una struttura semplice, un funzionamento facile, un controllo facile e una produzione continua.

Il forno tubolare è anche ampiamente applicato nei sistemi CVD (deposizione di vapore chimico) e CVD potenziati al plasma.

Ci sono diverse fonti di gas che possono essere utilizzate nel processo CVD, le reazioni chimiche comuni della CVD includono pirolisi, fotolisi, riduzione, ossidazione, ossidoriduzione, quindi i gas coinvolti in queste reazioni chimiche possono essere utilizzati nel processo CVD.

Prendiamo ad esempio la crescita di grafene CVD, i gas utilizzati nel processo CVD saranno CH4, H2, O2 e N2.

Il forno a tubi può lavorare con diverse funzioni meccaniche senza problemi, quindi ci sono molti tipi diversi di forni a tubi per diversi scopi di sperimentazione, i tipici forni a tubi sono i seguenti:

• Forno a tubo orizzontale
• Forno a tubo verticale
• Forno a tubo diviso
• Forno a tubo rotante
• Forno a tubo inclinabile
• Forno a tubo scorrevole
• Forno a tubo a riscaldamento e raffreddamento rapido
• Forno a tubo ad alimentazione e scarico continui

• È possibile produrre un'ampia gamma di film, film metallici, film non metallici e film in lega multicomponente, a seconda delle esigenze. Allo stesso tempo, può preparare cristalli di alta qualità difficilmente ottenibili con altri metodi, come GaN, BP, ecc.
• La velocità di formazione del film è rapida, di solito diversi micron al minuto o addirittura centinaia di micron al minuto. È possibile depositare simultaneamente grandi quantità di rivestimenti con una composizione uniforme, cosa incomparabile con altri metodi di preparazione del film, come l'epitassia in fase liquida (LPE) e l'epitassia a fascio molecolare (MBE).
• Le condizioni di lavoro sono realizzate in condizioni di pressione normale o di basso vuoto, quindi il rivestimento ha una buona diffrazione e i pezzi con forme complesse possono essere rivestiti uniformemente, il che è molto superiore alla PVD.
• La deposizione chimica da vapore può ottenere una superficie di deposizione liscia. Rispetto all'LPE, infatti, la deposizione da vapore chimico (CVD) avviene in condizioni di elevata saturazione, con un alto tasso di nucleazione, un'alta densità di nucleazione e una distribuzione uniforme su tutto il piano, con il risultato di una superficie macroscopica liscia. Allo stesso tempo, nella deposizione da vapore chimico, il percorso libero medio delle molecole (atomi) è molto più grande di quello dell'LPE, quindi la distribuzione spaziale delle molecole è più uniforme, il che favorisce la formazione di una superficie di deposizione liscia.
• Basso danno da radiazioni, che è una condizione necessaria per la produzione di semiconduttori in ossido di metallo (MOS) e altri dispositivi

PECVD è una tecnologia che utilizza il plasma per attivare il gas di reazione, promuovere la reazione chimica sulla superficie del substrato o nello spazio vicino alla superficie e generare un film solido. Il principio di base della tecnologia di deposizione di vapore chimico al plasma è che, sotto l'azione di un campo elettrico RF o DC, il gas di partenza viene ionizzato per formare un plasma, il plasma a bassa temperatura viene utilizzato come fonte di energia, viene introdotta una quantità appropriata di gas di reazione e la scarica di plasma viene utilizzata per attivare il gas di reazione e realizzare la deposizione di vapore chimico.

Secondo il metodo di generazione del plasma, può essere suddiviso in plasma RF, plasma DC e microonde CVD, ecc.

La differenza tra PECVD e la tecnologia CVD tradizionale è che il plasma contiene un gran numero di elettroni ad alta energia, in grado di fornire l'energia di attivazione necessaria nel processo di deposizione di vapore chimico, cambiando così la modalità di approvvigionamento energetico del sistema di reazione. Poiché la temperatura degli elettroni nel plasma raggiunge i 10000K, la collisione tra gli elettroni e le molecole di gas può promuovere la rottura dei legami chimici e la ricombinazione delle molecole di gas di reazione per generare più gruppi chimici attivi, mentre l'intero sistema di reazione mantiene una temperatura più bassa.

Quindi, rispetto al processo CVD, la PECVD può realizzare lo stesso processo di deposizione chimica da vapore con una temperatura più bassa.