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化学气相堆积技术的应用与研究进展模板化学气相堆积技术的应用与研究进展纲要：本文主要环绕化学气相堆积（ cvd）技术进行睁开，联合其基来源理与特色，对一些 CVD技术进行介绍同时也对其应用方向进行必定介绍重点词：cvd；资料制备；应用/前言化学气相堆积 (ChemicalVaporDeposition, 简称CVD)技术是近几十年发展起来的主要应用于无机新资料制备的一种技术[1]CVD是一种以气体为反响物 (前驱体),经过气相化学反响在固态物质 (衬底)表面生成固态物质堆积的技术 它能够利用气相间的反响, 在不改变基体资料的成分和不削弱基体资料的强度条件下 ,给予资料表面一些特别的性能本文阐述了化学气相堆积技术的基本原理、特色和最新发展起来的拥有宽泛应用远景的几种新技术 , 同时剖析了化学气相堆积技术的发展趋向 , 并展望其应用远景1CVD原理化学气相堆积 (CVD,ChemicalVaporDeposition) 是把含有构成薄膜元素的气态反响剂或液态反响剂的蒸气及反响所需其余气体引入反响室 , 在衬底表面发生化学反响, 并把固体产物堆积到表面生成薄膜的过程图1CVD法表示图CVD的化学反响主要可分两种 :一是通过一种或几种气体之间的反响来产生堆积，如超纯多晶硅的制备、纳米资料（二氧化钛）的制备等；另一种是经过气相中的一个组分与固态基体（有称衬底）表面之间的反响来堆积形成一层薄膜，如集成电路、碳化硅器皿和金刚石膜零件的制备等。

它包含4个主要阶段:①反响气体向资料表面扩散 ;②反响气体吸附于资料的表面 ;③在资料表面发生化学反响 ;④气态副产物离开资料表面在CVD中运用适合的反响方式 , 选择相应的温度、气体构成、浓度、压力等参数就能获取拥有特定性质的薄膜 可是薄膜的构成、构造与性能还会遇到 CVD内的输送性质(包含热、质量及动量输送)、气流的性质(包含运动速度、压力散布、气体加热等)、基板种类、表面状态、温度散布状态等要素的影响 [2][3][4]2 CVD技术特色① 在中温或高温下，经过气态的初始化合物之间的气相化学反响而形成固体物质堆积在基体上②能够在常压或许真空条件下(负压“进行堆积、往常真空堆积膜层质量较好)③采纳等离子和激光协助技术能够明显地促使化学反响，使堆积可在较低的温度下进行300℃左右的④涂层的化学成分能够随气相构成的改变而变化，从而获取梯度堆积物或许获取混淆镀层⑤能够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资料上镀膜合适涂覆各样复杂形状的工件因为它的绕镀性能好，所以可涂覆带有槽、沟、孔，甚至是盲孔的工件⑦堆积层往常拥有柱状晶体构造，不耐曲折，但可经过各样技术对化学反响进行气相扰动，以改良其构造。

⑧能够经过各样反响形成多种金属、 合[5][6][7][8]金、陶瓷和化合物涂层3 几种新式化学气相堆积技术3.1 等离子体增添强学气相堆积（ PECVD）等离子体是在低真空条件下，利用直流电压、沟通电压、射频、微波或电子盘旋共振等方法实现气体辉光放电在堆积反响器中形成的因为等离子体中正离子、电子和中性反响分子互相碰撞，能够大大降低落积温度如氮化硅的堆积，在等离子体加强反响的状况下，反响温度由往常的1100K降到600K这样就能够拓宽CVD技术的应用范围[9][10]3.2激光化学气相堆积 (LCVD)LCVD是利用激光来做为热源，经过激光激活而加强CVD的一种技术它类PECVD技术，但二者之间有重要差异在等离子体中，电子的能量散布比激光发射的光子的能量散布要宽得多此外，一般CVD和PECVD是热驱动的,往常会使大概积内的反响物预热，能耗很大，还简单致使堆积物遇到加热表面的污染而LCVD技术是在局部体积内进行，所以减少了能耗和污染问题如金属钨的堆积，往常这一反响是在衬底表面，而采纳激光束平行于衬底表面，激光束与衬底表面的距离约1mm，结果处于室温的衬底表面就能堆积出一层光明的钨膜图2LCVD法表示图LCVD技术也应用于包含激光光刻、大规模集成电路掩膜的修正、 激光蒸发—堆积以及金属化。

[11][12]3.3 金属有机化合物化学气相堆积技术(MOCVD)MOCVD是一种利用低温下易分解和挥发的金属有机化合物作为物质源进行化学气相堆积的方法 , 主要用于化合物半导体气相生长方面与传统的 CVD对比,MOCVD的堆积温度相对较低 , 能堆积超薄层甚至原子层的特别构造表面 ,可在不一样的基底表面堆积不一样的薄膜 所以, 关于那些不可以承受惯例CVD高温, 而要求采纳中低温度的基体( 如钢一类的基体 )有很高的应用价值图3MOCVD法表示图别的, 用MOCVD技术生长的多晶SiO2是优秀的透明导电资料 , 用MOCVD得到的TiO2结晶膜也用于了太阳能电池的抗反射层、水的光电解及光催化等方面MOCVD技术最有吸引力的新应用是制备新式高温[13][14]超导氧化物陶瓷薄膜3.4 低压化学气相沉 (LPCVD)图4LPCVD法表示图LPCVD的压力范围一般在 1×104Si:C、Gex:Si1-x等半导体资料[16]3.6超声波化学气相堆积(UWCVD)超声波化学气相堆积是在搜寻起动CVD的不一样于电磁波的辐射形式的高能量能源要求局势下出现的超声波能够提升 CVD的堆积速度, 形成传统 CVD没法获取的平滑均匀的堆积膜。

据相关报导, 合适调理超声波的频次和功率 , 能够使CVD堆积膜晶粒细化, 强韧性提升, 加强堆积膜与基材的结协力, 堆积膜拥有强的方向性等 因为UWCVD拥有在某些其余 CVD方法没法获取的长处, 如堆积膜组织渺小、 致密, 堆积膜～4×104Pa之间因为低压下分子均匀自与基材联合坚固,堆积膜有优秀的强韧性由程增添,气态反响剂与副产品的质量传等,故对此种新工艺的商讨研究是很有必输速度加速,从而使形成堆积薄膜资料的要的,同时将其有效地应用到工业生产中也反响速度加速同时,气体分子散布的不均是很有可能的[17]匀在很短的时间内能够除去,所以能生长3.7微波等离子体化学气相堆积法（MPCVD）出厚度均匀的薄膜别的,在气体分子运输由微波源产生的微波经波导管传输至过程中,参加化学反响的反响物分子在一模式变换器变换或许直接稱合进谐振腔后,定的温度下汲取了必定的能量,使这些分在基片上方中心处聚焦形成强电磁场谐振子得以活化而处于激活状态,这就使参加腔和介质窗口构成的真空反响室中的反响化学反响的反响物气体分子间易于发生化气体在强电磁场的作用下激发产生等离子学反响,也就是说LPCVD的堆积速率较高体,从而实现金刚石膜的堆积。

现利用这种方法能够堆积多晶硅、氮化硅、二氧化硅等[15]3.5 超真空化学气相堆积 (UHVCVD)在CVD的另一个发展方向———高真空方面,现已出现了超高真空化学气相堆积(UHVCVD)法其生长温度低（425～600℃), 但要求真空度小于1.33×108Pa,系统的设计制造比分子束图5MPCVD法表示图外延(MBE) 简单, 其长处是能够实现多片与热丝法对比,MPCVD法防止了因热金生长, 反响系统的设计制造也不困难 与传属丝蒸发而对金刚石薄膜造成的污染 ;与直统的外延完整不一样 , 这种技术采纳低压和流电弧等离子体发射法对比 ,MPCVD法中的低温生长, 特别合适于堆积 Sn:Si、Sn:Ge、微波输入功率能够连续安稳调理,使得堆积温度可连续稳固变化,战胜了直流电弧法中因电弧的点火及熄灭而对衬底和金刚石膜造成巨大热冲击所造成的金刚石膜易从基片上零落的弊端 ;此外,MPCVD法能够在堆积室中产生合适面积而又稳固的等离子体球,同时它拥有干净的堆积环境,这些均有益于高质量金刚石膜的均匀堆积由此能够看出,MPCVD法在全部金刚石膜制备方法中拥有十分突出的优胜性,因此它被以为是当前制备高质量金刚石膜的首选方法。

此外,关于金刚石单晶生长和可控混杂研究而言,MPCVD法是独一知足其荀刻要求的技术固然MPCVD法堆积金刚石膜的技术的长处很多,可是它也存在不足之处,即该方法金刚石膜的堆积速率相对较低,且设施、技术相对复杂[18]3.8 流化床-化学气相堆积（ fluidizedbed-chemical vapordeposition ，FB-CVD）图6FB-CVD法表示图化学气相堆积技术宽泛应用于粉体的制备和表面改性，目标产物为游离的固体形式获取超细粉末，目标产物以必定方式堆积在粉体或基体表面能够形成功能化的薄膜或涂层不论是粉体系备仍是表面涂覆，粉体颗粒自己优秀的分别性及优秀的气固接触是特别重要的要素 在众多的粉体分别技术中，流化技术因为分别性好，能够实现颗粒的循环流动，被宽泛用于化工生产过程而将化学气相堆积和流化技术相联合， 就产生了一种新式的资料制备技术——流化床-化学气相堆积技术在流化床中，颗粒在高速气流的作用下处于流态化，而气体反响物经过载带的形式进入流化床，在高温区发生化学反响，形成超细粉末或许堆积在颗粒表面该项技术发源于核能领域，最先应用于陶瓷球形核燃料核芯的包覆，后逐渐扩展到碳纳米管束备、多晶硅制备、催化载体及粉体改性等领域。

[19]4 CVD技术在资料制备中的一些应用4.1CVD法制备晶体或晶体薄膜因为现代科学技术对无机新资料的急迫需求,晶体生长领域的发展十分快速化学气相堆积法不单能极大改良某些晶体或晶体薄膜的性能,并且还可以制备出很多其余方法没法制备的晶体;CVD法设施相对简单,操作方便,适应性强,因此成为无机新晶体主要的制备方法之一,宽泛应用于新晶体的研究与探究CVD最主要的应用之一是在必定的单晶衬底上堆积外延单晶层最早的气相外延工艺是硅外延生长,以后又制备出外延化合物半导体层气体外延技术亦宽泛用于制备金属单晶薄膜(如钨、钼、铂和铱等)及一些化合物单晶薄膜(如NiFe2O4、Y3Fe5O12和CoFe。