文档介绍：化学气相沉积法
一、前言
近年来,各国科学工作者对化学气相沉积进行了大量的研究,并取得一定的显著成果。例如,从气态金属卤化物(主要是氯化物)还原化合沉积制取难熔化合物粉末及各种涂层(包括碳化物、硼化物、硅化物、氮化物)的方法。其中化学沉积碳化钛技术已十分成熟。化学气相沉积还广泛应用于薄膜制备,主要为Bchir等使用钨的配合物Cl4 (RCN)W(NC3H5)作为制备氮化钨或者碳氮共渗薄膜的原料—CVD前驱体;Chen使用聚合物化学气相沉积形成的涂层提供了一个有吸引力的替代目前湿法化学为主的表面改善方法。同时,TS的研究也取得很大的进展和突破,以及通过各种实验研究了不同催化剂对单壁纳米碳管的产量和质量的影响,并取得了一定的成果。
1、化学沉积法的概念
化学气相沉积(Chemical vapor deposition,简称CVD)是反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面,进而制得固体材料的工艺技术。它本质上属于原子范畴的气态传质过程。与之相对的是物理气相沉积(PVD)。
化学气相沉积是一种制备材料的气相生长方法,它是把一种或几种含有构成薄膜元素的化合物、单质气体通入放置有基材的反应室,借助空间气相化学反应在基体表面上沉积固态薄膜的工艺技术。
(1) 在中温或高温下,通过气态的初始化合物之间的气相化学反应而
形成固体物质沉积在基体上。
(2) 可以在常压或者真空条件下负压“进行沉积、通常真空沉积膜层质量较好
(3) 采用等离子和激光辅助技术可以显著地促进化学反应,使沉积可在较低的温度下进行
(4) 涂层的化学成分可以随气相组成的改变而变化,从而获得梯度沉积物或者得到混合镀层。
(5) 可以控制涂层的密度和涂层纯度。
(6) 绕镀件好。可在复杂形状的基体上以及颗粒材料上镀膜。适合涂覆各种复杂形状的工件。由于它的绕镀性能好,所以可涂覆带有槽、沟、孔,甚至是盲孔的工件。
(7) 沉积层通常具有柱状晶体结构,不耐弯曲,但可通过各种技术对化学反应进行气相扰动,以改善其结构。
(8) 可以通过各种反应形成多种金属、合金、陶瓷和化合物涂层。
现代科学和技术需要使用大量功能各异的无机新材料,这些功能材料必须是高纯的,或者是在高纯材料中有意地掺入某种杂质形成的掺杂材料。但是,我们过去所熟悉的许多制备方法如高温熔炼、水溶液中沉淀和结晶等往往难以满足这些要求,也难以保证得到高纯度的产品。因此,无机新材料的合成就成为现代材料科学中的主要课题。
化学气相淀积是近几十年发展起来的制备无机材料的新技术。化学气相淀积法已经广泛用于提纯物质、研制新晶体、淀积各种单晶、多晶或玻璃态无机薄膜材料。这些材料可以是氧化物、硫化物、氮化物、碳化物,
也可以是III-V、II-IV、IV-VI族中的二元或多元的元素间化合物,而且它们的物理功能可以通过气相掺杂的淀积过程精确控制。目前,化学气相淀积已成为无机合成化学的一个新领域。
化学气相沉积(CVD)法是近年来发展起来的制备石墨烯的新方法,具有产物质量高、生长面积大等优点,逐渐成为制备高质量石墨烯的主要方法。石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂窝状结构,是构成其他维数碳材料的基本结构单元