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化学气相沉积技术的简介、原理以及特点

2021.4.13
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coco5517

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  化学气相沉积技术

  化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)是指在不改变基体材料的成分和不削弱基体材料的强度的条件下, 赋予材料表面一些特殊的性能的一种材料表面改性技术。目前, 由化学气相沉积技术制备的材料, 不仅应用于刀具材料、耐磨耐热耐腐蚀材料、宇航工业上的特殊复合材料、原子反应堆材料及生物医用材料等领域, 而且被广泛应用于制备与合成各种粉体材料、块体材料、新晶体材料、陶瓷纤维及金刚石薄膜等。在作为大规模集成电路技术的铁电材料、绝缘材料、磁性材料、光电子材料的薄膜制备技术方面, 更是不可或缺

  1 CVD的原理和特点

  1.1 CVD的原理

   化学气相沉积是把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室,在衬底表面发生化学反应,并把固体产物沉积到表面生成薄膜的过程。

   它包括4个主要阶段:

   ①反应气体向材料表面扩散;

   ②反应气体吸附于材料的表面;

   ③在材料表面发生化学反应;

   ④气态副产物脱离材料表面。

   在CVD中运用适宜的反应方式选择相应的温度、气体组成、浓度、压力等参数就能得到具有特定性质的薄膜。但是薄膜的组成、结构与性能还会受到 CVD 内的输送性质( 包括热、质量及动量输送) 、气流的性质( 包括运动速度、压力分布、气体加热等) 、基板种类、表面状态、温度分布状态等因素的影响。因此,只有通过充分的热力学研究,了解各种参数对析出产物组成、结构与性能的影响,才能获得我们所希望的材料。

  1.2 CVD的特点

   由 CVD 技术所形成的膜层致密且均匀,膜层与基体的结合牢固,薄膜成分易控,沉积速度快,膜层质量也很稳定,些特殊膜层还具有优异的光学、热学和电学性能,因而易于实现批量生产。但是,CVD 的沉积温度通常很高,在 900 ℃~2000 ℃之间,容易引起零件变形和组织上的变化,从而降低机体材料的机械性能并削弱机体材料和镀层间的结合力,基片的选择、沉积层或所得工件的质量都受到限制。目前,VD 技术正朝着中、低温和高真空两个方向发展,并与等离子体、激光、超声波等技术相结合,形成了许多新型的 CVD技术

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