一种用于提升MOCVD沉积效率的生产工艺的制作方法

一种用于提升mocvd沉积效率的生产工艺
技术领域
1.本发明涉及多超导材料技术领域，具体地涉及一种用于提升mocvd沉积效率的生产工艺。


背景技术：

2.超导带材中，rebco超导层是电流传输层，是决定带材性能和成本的关键所在。目前，具备工业化制备ybco超导层的方法有：脉冲激光沉积 (pld)、金属有机沉积 (mod)、反应共蒸发（rce）和金属有机化学气相沉积 (mocvd)。
3.方法的问题在于设备成本昂贵，且不适应大面积沉积生长。mod方法难于增加膜的厚度，且薄膜表面粗糙度较大，孔洞及二次相较多。rce符合低成本和高产率要求，但对rebco薄膜中重掺杂条件下的钉扎纳米线的控制效果不佳。
4.作为化学气相沉积，其优势在于设备要求较低，适合大面积制备rebco薄膜，且薄膜沉积速率快。鉴于mocvd法在规模生产上的优势和较低的设备要求，使其仍然是最具潜力的超导带材制备方法。
5.为了适应超导电缆在某些领域的应用，需要制备临界电流足够高的超导带材。同时，某些应用对于带材的连续单根长度提出要求，不乏500米以上甚至千米级别的连续带材，这对于常规mocvd生产工艺是很大的挑战。因此，后续出现了多道mocvd法制备超导膜，以获得大电流和大长度的超导带材。
6.一次完整的mocvd沉积需要经历墙体清理、化学源制备、抽真空、加热、沉积、降温、破真空等一系列操作，其中沉积在整个过程中可能只占一半左右的时间，而其余很大一部分时间会花在生产准备和腔体清理上。以至于，按以往的多道生产工艺过程，生产多道工艺的长带，生产效率极低。


技术实现要素：

7.针对上述存在的技术问题，本发明目的是提供一种用于提升mocvd沉积效率的生产工艺，可以将生产效率提高至少50%以上。
8.本发明的技术方案是：本发明的目的在于提供一种用于提升mocvd沉积效率的生产工艺，包括：第一道工艺：以第一方向作为带材的运动方向进行走带，沿所述第一方向上依次包括有放卷室、mocvd沉积工艺室和收卷室；第二道工艺：调整走带方向，以与第一方向相反的第二方向为带材的运动方向进行走带；其中所述mocvd沉积工艺室内设有第一挡板、喷淋头、加热弧形板和第二挡板，所述第一挡板和第二挡板沿所述第一方向相对且间隔设置在所述mocvd沉积工艺室的两侧，所述第一挡板和第二挡板均位于带材之上，所述喷淋头和所述加热弧形板位于所述第一挡板与第二挡板之间且所述喷淋头位于所述加热弧形板之上。
9.优选地，在所述第一道工艺中，所述第一挡板下方为预沉积区，所述第二挡板下方为出沉积区；在所述第二道工艺中，所述第二挡板下方为预沉积区，所述第一挡板下方为出沉积区；所述预沉积区的温度要高于所述出沉积区的温度。
10.优选地，还包括第三道工艺，所述第三道工艺为重复第二道工艺步骤。
11.优选地，所述生产工艺在真空环境下进行。
12.优选地，在完成整个生产工艺后，降温后破真空，取出带材。
13.优选地，所述加热弧形板包括加热器和固定在所述加热器上方且位于沉积区内的弧形板，所述带材紧贴在所述弧形板的上表面而经过所述沉积区。
14.与现有技术相比，本发明的优点是：本发明的用于提升mocvd沉积效率的生产工艺，采用多道走带方向相反的沉积工艺，可以将生产效率提高至少50%以上。
附图说明
15.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：图1为本发明实施例的用于提升mocvd沉积效率的生产工艺的工艺设备结构示意图。
16.其中：1、放卷室；11、放卷轮；2、mocvd沉积室；21、喷淋器；22、加热器；23、弧形板；24、第一挡板；25、第二挡板；3、收卷室；31、收卷轮；4、带材。
具体实施方式
17.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
18.实施例：参见图1，本发明实施例的一种用于提升mocvd沉积效率的生产工艺，包括：第一道工艺：以第一方向也即如图1所示的左到右的方向作为带材4的运动方向进行走带，沿第一方向上依次包括有放卷室1、mocvd沉积工艺室2和收卷室3；第二道工艺：调整走带4的走向，以与第一方向相反的第二方向为带材4的运动方向进行走带；其中mocvd沉积工艺室2内设有第一挡板24、喷淋头21、加热弧形板和第二挡板25，第一挡板24和第二挡板25沿第一方向相对且间隔设置在mocvd沉积工艺室2的左右两侧，第一挡板24和第二挡板25均位于带材4之上，喷淋头21和加热弧形板位于第一挡板24与第二挡板25之间且喷淋头21位于加热弧形板之上。
19.具体的，在准备好超导基带以后，将带盘装于设备放卷室1内，抽真空并加热弧形板至工艺温度后，带材4由左至右按照设定速度运动。第一道工艺中，走带方向为左至右，第一挡板24处为预沉积区，起到将带材4预热至工艺温度的作用。然后，带材4在喷淋头21下方
弯沉mocvd工艺。接着，带材4经过第二挡板25，并在收卷室3处弯沉收卷，完成第一道工艺。如图1所示，放卷室1内设有放卷轮11，收卷室3内设有收卷轮31。第一道工艺中，预沉积区的温度要略高于出沉积区的温度也即如图1所示的第一挡板24处的温度要高于第二挡板25处的温度。
20.第二道工艺中，调整走带4的走向，以与第一方向相反的第二方向也即如图1所示的右到左的方向为走带方向。此时，第一道工艺中的收卷室作为第二道工艺的放卷室，收卷轮作为第二道工艺的放卷轮，第一道工艺的放卷室作为第二道工艺的收卷室，放卷轮作为第二道工艺的收卷轮。第一道工艺中，预沉积区的温度要略高于出沉积区的温度也即第二挡板25处的温度要高于第一挡板24处的温度，也就是说在第二道工艺时需要适当提高第二挡板25处的温度，如此设置是为了使带材4尽快达到工艺温度。需要说明的是，第一道工艺时的走带速度和第二道工艺时的走带速度不做详细限定和说明，可以相同也可以不同。
21.根据本发明的优选实施例，根据情况，可以增加第三道工艺，第三道工艺为重复第二道工艺，也就是说第三道工艺的走带方向与第二道工艺的走带方向相反也即走带方向为第一方向。
22.根据本发明的优选实施例，在完成多道沉积工艺后，降温后破真空，取出带材4即可。
23.根据本发明的一些实施例，弧形加热板包括加热器22和固定在加热器22上的弧形板23，弧形板23位于沉积区且位于喷淋器21的正下方，带材4紧贴在弧形板23的上表面而经过沉积区。
24.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。


技术特征：
1.一种用于提升mocvd沉积效率的生产工艺，其特征在于，包括：第一道工艺：以第一方向作为带材的运动方向进行走带，沿所述第一方向上依次包括有放卷室、mocvd沉积工艺室和收卷室；第二道工艺：调整走带方向，以与第一方向相反的第二方向为带材的运动方向进行走带；其中所述mocvd沉积工艺室内设有第一挡板、喷淋头、加热弧形板和第二挡板，所述第一挡板和第二挡板沿所述第一方向相对且间隔设置在所述mocvd沉积工艺室的两侧，所述第一挡板和第二挡板均位于带材之上，所述喷淋头和所述加热弧形板位于所述第一挡板与第二挡板之间且所述喷淋头位于所述加热弧形板之上。2.根据权利要求1所述的用于提升mocvd沉积效率的生产工艺，其特征在于，在所述第一道工艺中，所述第一挡板下方为预沉积区，所述第二挡板下方为出沉积区；在所述第二道工艺中，所述第二挡板下方为预沉积区，所述第一挡板下方为出沉积区；所述预沉积区的温度要高于所述出沉积区的温度。3.根据权利要求1所述的用于提升mocvd沉积效率的生产工艺，其特征在于，还包括第三道工艺，所述第三道工艺为重复第二道工艺步骤。4.根据权利要求1所述的用于提升mocvd沉积效率的生产工艺，其特征在于，所述生产工艺在真空环境下进行。5.根据权利要求4所述的用于提升mocvd沉积效率的生产工艺，其特征在于，在完成整个生产工艺后，降温后破真空，取出带材。6.根据权利要求1-5任一项所述的用于提升mocvd沉积效率的生产工艺，其特征在于，所述加热弧形板包括加热器和固定在所述加热器上方且位于沉积区内的弧形板，所述带材紧贴在所述弧形板的上表面而经过所述沉积区。

技术总结
本发明公开一种用于提升MOCVD沉积效率的生产工艺，包括第一道工艺：以第一方向作为带材的运动方向进行走带，沿第一方向上依次包括有放卷室、MOCVD沉积工艺室和收卷室；第二道工艺：调整走带方向，以与第一方向相反的第二方向为带材的运动方向进行走带；其中MOCVD沉积工艺室内设有第一挡板、喷淋头、加热弧形板和第二挡板，第一挡板和第二挡板沿第一方向相对且间隔设置在MOCVD沉积工艺室的两侧，第一挡板和第二挡板均位于带材之上，喷淋头和加热弧形板位于第一挡板与第二挡板之间且喷淋头位于加热弧形板之上。采用多道走带方向相反的沉积工艺，可以将生产效率提高至少50%以上。可以将生产效率提高至少50%以上。可以将生产效率提高至少50%以上。


技术研发人员：章鹏 冯仁 岳鹏 张爱兵 迮建军 古宏伟 蔡渊
受保护的技术使用者：苏州新材料研究所有限公司
技术研发日：2021.12.24
技术公布日：2022/4/1