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苏州志远工业设备携手中国计量学院交付PECVD管式炉

  近日,东莞市志远工业设备有限公司与中国计量学院再度携手,完成了一台高真空气氛管式炉(PECVD系统)的交付与验收。这是双方在科研热工装备领域的又一次合作。设备进驻高校材料学院实验室后,将服务于薄膜材料制备和纳米材料科研课题。志远工业设备长期服务高校和科研院所,在真空管式炉和PECVD系统配套上积累了较多案例,下面借这次合作把设备特点和科研应用场景介绍一下。

一、什么是PECVD管式炉

PECVD全称等离子体增强化学气相沉积。它在普通管式炉的基础上叠加了射频或微波等离子体源,把反应气体激发成等离子体状态,使沉积反应在更低温度下就能进行。传统热 CVD 需要把衬底加热到七八百度甚至上千度才能让反应气体分解沉积,而 PECVD 借助等离子体的活化作用,沉积温度可以降到三百度左右甚至更低。这对那些不耐高温的衬底材料,比如聚合物、柔性电子器件,意义重大。

高真空气氛管式炉是 PECVD 系统的载体。石英或刚玉管横卧在炉膛里,两端用真空法兰密封,一边接气源和等离子体电源,一边接真空泵组。科研人员把衬底放到管中恒温区,通入硅烷、氨气、甲烷等反应气体,启辉等离子体,就能在衬底上沉积出二氧化硅、氮化硅、碳化硅等薄膜。因为真空环境可控、气氛纯净,薄膜的均匀性和重复性都比较好。

PECVD高真空管式炉图

二、高校科研里的典型应用

高校材料学院用这类设备做什么?第一类是二维材料和薄膜器件研究。比如在铜箔或硅片上沉积石墨烯前驱体、氮化硼保护层,研究电学和光学性能。第二类是能源材料。锂电负极表面包覆、太阳能电池钝化层、催化电极的薄膜修饰,都需要在可控气氛下做低温沉积。第三类是功能涂层。在玻璃、陶瓷衬底上沉积光学薄膜、耐磨涂层、阻隔层。这些研究课题有一个共同点:温度不能太高,气氛要纯,参数要能精确重复。

中国计量学院在计量测试和新材料方向有较强的科研实力。这次配置的高真空气氛管式炉,工作真空度、升温速率、气体流量和等离子体功率都能在控制面板上精确设定,还能存储多组工艺配方,方便研究生做对比实验。相比普通热 CVD,PECVD 还有一个好处:膜层应力可控。通过调整等离子体功率和工作气压,可以改变薄膜内部的残余应力,让膜层更致密、附着更牢。这对后续器件加工很重要,应力大的薄膜在后续光刻、刻蚀工艺里容易起皱脱落。另外,管式炉的横置结构让气体从一端流向另一端,衬底放在恒温区,气流方向和温度场都比较稳定,膜厚均匀性在科研级精度内是够用的。志远工业设备在配套真空管式炉时,会根据课题组的具体研究方向,选配合适的气氛路数和真空机组。

三、设备主要技术参数

参数项目常见范围
最高工作温度1100~1200℃
极限真空度≤6.7×10⁻³Pa
升温速率1~20℃/min可调
气路数量3~5路质量流量控制
等离子体源射频13.56MHz,功率可调
控温精度±1℃

注:以上为该类设备常见配置,具体以技术协议为准。

四、校企合作的实践意义

高校科研装备长期依赖进口,成本高、交期长、售后响应慢。国产科研热工设备这几年进步很快,在真空度、控温精度和气氛控制上已经能满足多数科研需求。志远工业设备和中国计量学院的这次合作,从前期方案设计、管路选配到现场安装调试,都是双方工程师反复沟通敲定的。设备交付后,实验室可以围绕 PECVD 工艺开展薄膜沉积、表面改性等多个方向的课题。

对设备厂家来说,高校课题虽然单台量不大,但工艺要求细、探索性强,反过来推动设备在控制精度、气氛均匀性和安全联锁上不断改进。这次交付中,志远工业设备还配套了尾气处理和气体泄漏报警,满足高校实验室的安全规范。除了管式炉,公司的真空箱式气氛炉也在多所高校用于材料烧结和热处理科研。

真空管式炉设备图

五、设备交付后续支持

设备验收只是合作的开始。志远工业设备为高校客户提供操作培训、工艺指导和长期备件支持。研究生轮换快,厂家会把操作手册和常见问题清单整理成中文资料,方便课题组自己上手。后续如果课题方向扩展,需要增加气路、改变真空机组或者叠加其他功能模块,也可以在原有设备上改造升级,不必整台更换。

六、写在最后

这次与中国计量学院的再度合作,是志远工业设备在高校科研装备领域积累的一个缩影。从真空管式炉到 PECVD 系统,公司持续把工程经验和科研需求对接起来。欢迎更多高校和科研团队来交流设备方案,我们会根据具体课题给出合适的配置建议。

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