材料制備技術(shù)3.1化學(xué)氣相沉積法

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1、第三章經(jīng)典合成方法7/19/202113.1化學(xué)氣相沉積法（CVD）化學(xué)氣相沉積法是利用氣態(tài)或蒸汽態(tài)的物質(zhì)在氣相或氣固界面上發(fā)生反應(yīng)，生成固態(tài)沉積物的技術(shù)。對所用原料以及產(chǎn)物和反應(yīng)類型的基本要求：（1）反應(yīng)物在室溫下最好是氣態(tài)，或在不太高的溫度下就有相當(dāng)高的蒸氣壓，且易得到高純品。（2）能夠形成所需要的材料沉積層，反應(yīng)副產(chǎn)物易揮發(fā)。（3）沉積裝置簡單，操作方便。7/19/202123.1化學(xué)氣相沉積法（CVD）CVD技術(shù)在材料制備中的特點(diǎn)：（1）保形性即沉淀反應(yīng)如在氣固界面上發(fā)生時，沉淀物在原固態(tài)底

2、基物上包覆一層，不改變原固體底基物的形狀。（2）可以得到單一的無機(jī)合成物質(zhì)，并以此作為原材料，制備出更多的產(chǎn)品，如超純多晶硅測量的指備。7/19/202133.1化學(xué)氣相沉積法（CVD）（3）采用特殊基底材料，在沉積物達(dá)到一定厚度以后，很容易與基底分離，這就可得到各種形狀的游離沉積物材料。如碳化硅器皿和金剛石薄膜部件。（4）可用于制備晶體或細(xì)粉狀的物質(zhì)，特殊的工藝條件下，可以生產(chǎn)納米級的微細(xì)粉末7/19/20214反應(yīng)氣體輸運(yùn)氣體組分的擴(kuò)散表面吸附表面擴(kuò)散表面化學(xué)反應(yīng)副產(chǎn)物解離脫附通過化合物氣體(一

3、般為揮發(fā)性的化合物)與其它氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成固體薄膜7/19/202153.1化學(xué)氣相沉積法（CVD）3.1.1熱分解法熱分解法一般在簡單的單溫區(qū)爐中進(jìn)行，與真空或惰性氣體氣氛中加熱襯底物到所需要的溫度后，通入反應(yīng)物氣體，使之發(fā)生熱分解，最后在襯底物上沉積出固體材料。熱分解法已用于制備金屬、半導(dǎo)體、絕緣體等各種材料。主要問題：反應(yīng)源物質(zhì)和熱解溫度的選擇。7/19/202163.1化學(xué)氣相沉積法（CVD）3.1.1熱分解法原料為氫化物、有機(jī)烷氧基的元素化合物和貴金屬的羰基化合物氫化物：7/19/20

4、2173.1化學(xué)氣相沉積法（CVD）3.1.1熱分解法金屬有機(jī)化合物：7/19/202183.1化學(xué)氣相沉積法（CVD）3.1.1熱分解法氫化物和金屬有機(jī)化合物體系：7/19/202193.1化學(xué)氣相沉積法（CVD）3.1.1熱分解法其它氣態(tài)配合物和復(fù)合物：7/19/2021103.1化學(xué)氣相沉積法（CVD）3.1.2化學(xué)合成法若化學(xué)沉積過程涉及兩種或兩種以上的氣態(tài)化合物在同一熱襯底上相互反應(yīng)，這類反應(yīng)為化學(xué)合成反應(yīng)。7/19/2021113.1化學(xué)氣相沉積法（CVD）3.1.2化學(xué)合成法同時通入氣

5、態(tài)氫化物或有機(jī)烷基化物和氧氣，在反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)沉淀出相應(yīng)的氧化物薄膜。7/19/2021123.1化學(xué)氣相沉積法（CVD）3.1.2化學(xué)合成法許多鹵化物也是氣態(tài)或易揮發(fā)物質(zhì)，要得到該元素薄膜則需采用氫氣還原的方法。三氯硅烷的氫還原法是目前工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)半導(dǎo)體及超純硅（九個九）的基本方法7/19/2021133.1化學(xué)氣相沉積法（CVD）3.1.2化學(xué)合成法化學(xué)氣相沉積技術(shù)中其他類型的反應(yīng)類型：7/19/2021143.1化學(xué)氣相沉積法（CVD）3.1.2化學(xué)合成法光通信用石英光纖的制備：第一步：石英

6、玻璃預(yù)制棒；第二步：將預(yù)制棒拉制成纖維。石英光纖預(yù)制棒制備原理：7/19/2021153.1化學(xué)氣相沉積法（CVD）3.1.2化學(xué)合成法常見制備石英光纖預(yù)制棒的工藝有以下四種：管內(nèi)沉積法管外沉積法軸向沉積法等離子體激活化學(xué)氣相沉積法在光纖制造中，重要的是不混入過渡金屬雜質(zhì)，不析晶無氣泡，徹底消除水分7/19/202116MCVD(modifiedchemicalvapordeposition)法7/19/202117OVPO(outsidevapor-phaseoxidation)法制備石英預(yù)制棒7

7、/19/202118VAD（vapor-phaseaxialdeposition)法示意圖：7/19/202119