化學氣相沉積
chemical vapor deposition,CVD
定義:用化學方法使氣體在基體材料表面發(fā)生化學反應并形成覆蓋層的方法。
學科:機械工程 機械制造工藝與設備_表面工程_氣相沉積
相關詞:激光化學 氣相沉積 等離子體增強
圖片來源:視覺中國
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化學氣相沉積是使氣體在基體材料表面發(fā)生化學反應并形成覆蓋層的方法。參與反應的氣體是一種或多種含有構成薄膜元素的化合物或單質,它們進入反應室后被加熱激活,隨后擴散并吸附到基體表面,發(fā)生化學反應,生成的固態(tài)物質沉積在基體表面,就得到我們所需的薄膜或涂層,氣態(tài)的反應副產品從基體表面解吸并擴散到主氣流中被排出。
通過化學氣相沉積法得到的薄膜表面光滑、成分均勻,如果主動改變反應物的濃度或成分,還可以得到梯度薄膜或混合薄膜。它的成膜速度快,最高可達每分鐘上百微米,能夠同時對大量基板進行鍍膜?;瘜W氣相沉積可以在常壓和低壓下進行,無須物理氣相沉積的真空要求,設備簡單。它的缺點是反應溫度高(一般在1000℃左右),容易引起基體變形和材料性能劣化。這一缺陷可以通過等離子體或激光輔助激活的方式來彌補。
化學氣相沉積是通過化學反應來實現的。常見的化學反應包括:熱分解反應,如硅烷熱分解沉積生成多晶硅;還原反應,如利用氫氣還原四氯化硅制備單晶硅;氧化反應,如利用氧氣氧化硅烷得到二氧化硅;化合反應,如氣態(tài)四氯化鈦與氮氣和氫氣在鋼的表面反應生成耐磨的氮化鈦涂層。通過控制溫度、氣壓、反應物濃度等參數,就能夠控制薄膜的生長速率。
化學氣相沉積技術在多個前沿高精尖技術領域有著廣泛的應用。它可以合成多種半導體材料,用于微電子器件的制備和集成電路的制造;也可以制備不同力學、化學性質的涂層,應用于光學涂層、耐磨涂層、防腐涂層等領域;另外,制備多種新興材料(如金剛石薄膜、石墨烯薄膜、高溫超導薄膜等)也離不開它。
責任編輯:張鵬輝