关于应用CVD技术制备薄膜的综述概要

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碲化镉薄膜技术

碲化镉薄膜技术

碲化镉薄膜技术一、前言碲化镉(CdTe)是一种广泛应用于太阳能电池领域的半导体材料,其优异的光电性能使得它成为了高效、低成本的太阳能电池材料之一。

而碲化镉薄膜技术则是制备高效太阳能电池的关键步骤之一。

二、碲化镉薄膜制备方法1. 化学气相沉积法化学气相沉积法(CVD)是制备碲化镉薄膜的主要方法之一。

该方法利用气相反应在基底表面上生长出具有良好结晶性和较高质量的碲化镉薄膜。

在CVD过程中,通常采用氢气和甲基铟作为反应气体,将其通过加热后喷洒到基底表面上,形成CdTe晶体生长。

2. 溅射法溅射法是另一种常用的制备碲化镉薄膜的方法。

该方法利用离子束轰击靶材,将靶材中的CdTe原子释放出来并沉积在基底表面上。

溅射法可以控制CdTe薄膜的成分和结构,从而得到高质量的CdTe薄膜。

3. 其他方法除了CVD和溅射法之外,还有其他一些制备碲化镉薄膜的方法,如热汽相沉积法、电化学沉积法等。

这些方法各有优缺点,可以根据实际需要选择合适的方法。

三、碲化镉薄膜制备过程中的关键参数1. 温度在制备碲化镉薄膜时,温度是一个非常重要的参数。

温度过高会导致CdTe晶体生长速率过快,而温度过低则会影响CdTe晶体生长质量。

因此,在选择制备方法时需要考虑到适当的反应温度范围。

2. 压力在CVD和溅射法中,压力是一个重要参数。

压力过高会导致反应气体浓度不均匀,从而影响CdTe晶体生长质量。

因此,在制备过程中需要控制好反应气体压力。

3. 反应气体浓度在CVD中,反应气体浓度对于CdTe晶体生长速率及其质量都有很大影响。

因此,在制备过程中需要精确控制反应气体浓度。

4. 基底表面处理在制备碲化镉薄膜时,基底表面的处理也是非常重要的。

基底表面的不平整和杂质会影响CdTe晶体生长质量。

因此,在制备前需要对基底进行适当的清洗和处理。

四、碲化镉薄膜在太阳能电池中的应用碲化镉薄膜是太阳能电池中最重要的组成部分之一。

由于其优异的光电性能,碲化镉薄膜可以转换太阳光能为电能,并且具有高效、低成本等优点。

cvd工艺技术

cvd工艺技术

cvd工艺技术CVD(化学气相沉积)工艺技术是一种在半导体和材料科学领域中应用广泛的制备薄膜的技术。

CVD技术通过在气氛中加热化学物质,使其分解并产生反应,最终形成固体薄膜。

在以下的文章中,我将介绍一下CVD工艺技术的原理、应用以及它对于半导体和材料领域的重要性。

首先,我们来了解一下CVD工艺的原理。

CVD工艺是基于化学反应的原理。

在CVD过程中,化学物质被加热并分解为原子或分子,然后在衬底上重新组合形成固体薄膜。

这些化学物质通常是易挥发的有机化合物或无机化合物。

加热源可以是电阻加热、光照或者激光。

通过控制温度、压力和反应气氛的成分,可以调节薄膜的成分、晶格结构以及厚度。

其次,CVD工艺技术在半导体和材料科学领域中有着广泛的应用。

例如,CVD可以用于制备硅薄膜,用于太阳能电池、显示屏和集成电路的制造。

此外,CVD还可以用于制备金属薄膜,用于硬盘驱动器和光学薄膜。

此外,CVD还可以用于制备氮化硅等无机薄膜,用于涂层和保护层。

总的来说,CVD工艺技术提供了一种非常灵活和精确的薄膜制备方法,能够满足不同材料和器件的需求。

最后,CVD工艺技术在半导体和材料科学领域的重要性不可忽视。

制备高质量薄膜是半导体和材料领域中的一个关键步骤。

CVD工艺技术提供了一种控制制备过程的方法,可以实现高度纯净、高度均匀以及良好结晶的薄膜。

这对于提高材料的性能和器件的效率至关重要。

此外,CVD工艺技术还可以实现高度控制的厚度和界面,对于设计和制造复杂的器件非常重要。

总之,CVD工艺技术是一种在半导体和材料领域中应用广泛的制备薄膜的技术。

它基于化学反应的原理,通过控制温度、压力和反应气氛的成分,实现高质量的薄膜制备。

CVD工艺技术在半导体和材料科学领域有着广泛的应用,能够满足不同材料和器件的需求。

它对于提高材料的性能和器件的效率具有重要作用。

因此,CVD工艺技术在半导体和材料科学中扮演着不可忽视的角色。

碳化硅外延cvd法-概述说明以及解释

碳化硅外延cvd法-概述说明以及解释

碳化硅外延cvd法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述碳化硅外延化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition,CVD)是一种常用的制备高质量碳化硅薄膜的技术。

该方法通过在高温下将气态前驱体降解分解,使其原子重新组合并在基底表面形成固态薄膜。

碳化硅具有优异的热导性、尺寸稳定性和化学稳定性,在高温、高功率及特殊工况下具有广泛的应用前景。

本文将介绍碳化硅外延CVD法的原理、工艺和应用。

首先,将对CVD 法的基本原理进行阐述,包括分解反应机理、气相热化学反应和沉积动力学等方面。

其次,会详细介绍碳化硅外延CVD法在制备晶态碳化硅薄膜方面的应用,包括各种衬底材料的使用、反应温度和气氛的选择,以及前驱体选择等方面的优化。

最后,我们将对碳化硅外延CVD法的优势进行总结,并展望其在未来的发展前景。

通过本文的阐述,读者可以全面了解碳化硅外延CVD法的研究现状和应用前景,以及该技术在能源、光电子、半导体和化学等领域的潜在应用价值。

同时,本文还将提供一些可供参考的研究方向和问题,以促进碳化硅外延CVD法的进一步发展和应用。

1.2文章结构1.2 文章结构本文主要介绍了碳化硅外延CVD法的技术和应用。

具体内容包括以下几个方面:第二部分将详细介绍碳化硅外延技术。

首先会对碳化硅外延的基本概念进行解释,并介绍其在半导体工业中的重要性。

然后会介绍CVD法在碳化硅外延中的应用,包括其原理、工艺流程和实验设备等。

第三部分将对碳化硅外延CVD法的优势进行总结。

这一部分将重点探讨CVD法在碳化硅外延制备中的优点,如高晶体质量、可控性和制备效率等。

最后,第四部分将展望碳化硅外延CVD法在未来的发展前景。

这一部分将分析当前碳化硅外延CVD法存在的挑战和问题,并提出改进和发展思路,以期实现碳化硅外延技术的进一步发展和应用。

通过对碳化硅外延CVD法的全面介绍和分析,本文旨在为读者提供全面了解碳化硅外延CVD法的基础知识,以及认识和认识碳化硅外延技术在半导体工业中的应用前景。

cvd技术原理

cvd技术原理

cvd技术原理CVD技术原理CVD技术,即化学气相沉积技术(Chemical Vapor Deposition),是一种常用的薄膜制备技术。

它通过在高温下使气体反应生成固态产物,并在基底表面上沉积出所需的薄膜。

CVD技术在微电子、光电子、材料科学等领域有着广泛的应用。

CVD技术的原理基于气相反应。

一般来说,CVD过程需要满足以下几个条件:合适的气相反应物、合适的反应温度、合适的反应压力以及合适的基底材料。

基于这些条件,CVD技术可分为热CVD 和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)两种。

热CVD是最常见的CVD技术。

它利用热源提供反应所需的能量,使气相反应物在表面上发生化学反应并沉积。

在热CVD过程中,反应物质会通过扩散从气相转移到基底表面。

这个过程需要满足一定的反应温度和压力,以保证反应物质能够在基底表面上扩散并反应。

PECVD是一种利用等离子体激发反应的CVD技术。

它通过加入外部能量,如辐射或电场,将反应物质激发成等离子体态,从而提高反应速率和降低反应温度。

PECVD技术在低温下就能实现薄膜的沉积,从而避免了基底材料的热损伤。

CVD技术的核心是反应机理。

在CVD过程中,反应物质通过提供能量激发为活性物种,这些活性物种在基底表面上发生化学反应并沉积。

具体的反应机理因不同的材料而异。

以石墨烯的CVD制备为例,常用的反应物为甲烷(CH4),其在高温下分解生成碳原子,然后这些碳原子在基底表面上重新排列并形成石墨烯薄膜。

除了反应机理,反应条件也对CVD技术的薄膜性能有着重要影响。

例如,反应温度会影响薄膜的结晶度和晶粒尺寸,高温下有利于晶粒长大,但过高的温度可能导致杂质的掺入。

反应压力则会影响薄膜的致密度和表面平整度,较高的压力有助于提高薄膜的致密性,但过高的压力可能导致薄膜的开裂和应力增大。

CVD技术还可以通过控制反应气氛、引入掺杂气体以及改变基底表面的形貌等手段来调控薄膜的性质。

例如,通过在反应气氛中引入硼烷(B2H6)可以在沉积的硅薄膜中引入硼元素,从而改变硅薄膜的导电性能。

射频pecvd法制备si-c-h薄膜的研究

射频pecvd法制备si-c-h薄膜的研究

射频pecvd法制备si-c-h薄膜的研究射频PECVD(射频等离子体增强化学气相沉积)是一种常用于制备薄膜的技术。

在这种方法中,使用射频电源产生等离子体,通过化学反应在基底表面上沉积薄膜材料。

本文将重点介绍射频PECVD法制备Si-C-H薄膜的研究。

Si-C-H薄膜是一种由硅、碳和氢元素组成的非晶态薄膜,具有优异的机械、光学和电学性质,因此在微电子、光电子、光伏等领域具有广泛的应用前景。

射频PECVD法是制备Si-C-H 薄膜的一种常用方法,它具有工艺简单、成本低、薄膜质量高等优点。

在射频PECVD法制备Si-C-H薄膜的过程中,主要有三个关键步骤:前处理、等离子体激发和薄膜沉积。

首先,将基底进行清洗和表面处理,以确保薄膜的附着力和质量。

然后,在真空室中建立真空环境,并通过射频电源产生等离子体。

等离子体中的高能粒子和活性物种与反应气体发生碰撞,引发化学反应,从而在基底表面上沉积薄膜材料。

在实际的射频PECVD制备Si-C-H薄膜的研究中,研究人员主要关注以下几个方面:反应气体组成、沉积温度、沉积速率和薄膜性质。

首先,反应气体组成对薄膜性质有着重要影响。

常用的反应气体有甲烷、二甲基硅烷和氢气。

甲烷是碳源,二甲基硅烷是硅源,而氢气用于稀释和调节薄膜的氢含量。

通过调节反应气体的流量比例,可以改变薄膜的硅碳比例和氢含量,从而调节薄膜的机械、光学和电学性质。

其次,沉积温度对薄膜性质也有着重要影响。

沉积温度可以影响薄膜的结晶度、致密度和内应力等性质。

一般来说,较高的沉积温度可以提高薄膜的致密度和硬度,但也会增加薄膜的内应力。

因此,需要在选择沉积温度时综合考虑薄膜的应用需求和制备工艺的限制。

此外,沉积速率是制备Si-C-H薄膜时需要关注的另一个参数。

沉积速率可以通过调节反应气体的流量和沉积时间来控制。

较高的沉积速率可以提高生产效率,但也可能影响薄膜的均匀性和质量。

因此,在实际制备过程中需要权衡速率和质量的关系。

cvd法制备金刚石薄膜的国内外发展现状及趋势

cvd法制备金刚石薄膜的国内外发展现状及趋势

cvd法制备金刚石薄膜的国内外发展现状及趋势
金刚石薄膜是一种具有极高硬度、抗磨损和耐腐蚀性能的表面涂层材料。

CVD法是制备金刚石薄膜的主要方法之一,其基本原理是在高温高压下,使气相中的碳源分解生成自由基,通过化学反应在基底表面沉积金刚石晶粒。

随着科技的不断发展,金刚石薄膜在多个领域得到了广泛应用,如制造光学透镜、太阳能电池、微机电系统等。

目前,国内外对CVD法制备金刚石薄膜的研究已取得了一定的进展。

国外主要研究机构有美国阿肯色大学、德国马克斯普朗克研究所等;国内则有清华大学、中科院物理研究所等。

在金刚石薄膜的研究方向上,国内外存在一些差异。

国外研究主要集中在提高金刚石薄膜的光学透过率、制备大面积金刚石膜、开发低成本制备方法等方面;而国内则主要关注提高金刚石膜的附着力、制备超薄金刚石膜、研究金刚石膜的力学性能等方面。

未来,CVD法制备金刚石薄膜的研究方向将更加多元化,如在金刚石膜的应用领域上,将会涉及到电子学、生物医学等领域;在制备方法上,将会研究更加高效、环保的制备方式。

同时,随着材料科学和纳米技术的不断发展,人们对于金刚石薄膜的研究也将更加深入。

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cvd在薄膜生产中的应用

cvd在薄膜生产中的应用

cvd在薄膜生产中的应用
CVD在薄膜生产中有广泛的应用,主要用于沉积半导体和介质薄膜。

这些
薄膜可以用于各种不同的工艺,如前段的栅氧化层、侧墙、PMD,以及后
段的IMD、阻挡层、钝化层等。

CVD按反应压强和前驱体等不同主要分为APCVD、LPCVD、PECVD等。

在微米时代,常压化学气相沉积(APCVD)设备是主流,结构简单。

进入
亚微米时代,低压化学气相沉积(LPCVD)成为主流,它提升了薄膜的均
匀性和沟槽覆盖填充能力。

到了90nm以后,等离子增强化学气相沉积(PECVD)扮演重要角色,等离子体作用下,降低反应温度,提升薄膜纯度,加强薄膜密度。

此外,CVD也可用于沉积金属/金属化合物薄膜。

而在45nm以后,随着高介电材料(High k)和金属栅(Metal Gate)的引入,原子层沉积(ALD)设备也被引入以制备这些材料。

ALD设备主要用于低k/高k介质沉积、高
深宽比沟槽填充、双重曝光工艺等,主要满足新兴薄膜/工艺需求。

在一些特定的沟槽填充场景,可能需要HDP-CVD、SACVD、FCVD等设备作为补充;在某些金属/金属氧化物薄膜沉积过程中,也需要电镀、M-CVD 等方法作为补充。

以上信息仅供参考,如需更多信息,建议查阅相关文献或咨询专业人士。

薄膜材料制备原理、技术及应用

薄膜材料制备原理、技术及应用

薄膜材料制备原理、技术及应用1. 引言1.1 概述薄膜材料是一类具有微米级、甚至纳米级厚度的材料,其独特的性质和广泛的应用领域使其成为现代科学和工程中不可或缺的一部分。

薄膜材料制备原理、技术及应用是一个重要且广泛研究的领域,对于探索新材料、开发新技术以及满足社会需求具有重要意义。

本文将着重介绍薄膜材料制备的原理、常见的制备技术以及不同领域中的应用。

首先,将详细讨论涂布法、旋涂法和离子束溅射法等不同的制备原理,分析各自适用的场景和优缺点。

然后,将介绍物理气相沉积技术、化学气相沉积技术以及溶液法制备技术等常见的薄膜制备技术,并比较它们在不同实际应用中的优劣之处。

最后,将探讨光电子器件、传感器和生物医药领域等各个领域中对于薄膜材料的需求和应用,阐述薄膜材料在这些领域中的重要作用。

1.2 文章结构本文将按照以下顺序进行介绍:首先,在第二部分将详细介绍薄膜材料制备的原理,包括涂布法、旋涂法以及离子束溅射法等。

接着,在第三部分将探讨物理气相沉积技术、化学气相沉积技术以及溶液法制备技术等常见的制备技术。

然后,在第四部分将介绍薄膜材料在光电子器件、传感器和生物医药领域中的应用,包括各个领域需求和现有应用案例。

最后,在结论部分对整篇文章进行总结,并提出未来研究方向和展望。

1.3 目的本文旨在全面系统地介绍薄膜材料制备原理、技术及应用,为读者了解该领域提供一个基本知识框架。

通过本文的阐述,读者可以充分了解不同的制备原理和方法,并了解到不同领域中对于特定功能或性质的薄膜材料的需求与应用。

同时,本文还将重点突出薄膜材料在光电子器件、传感器和生物医药领域中的重要作用,以期为相关研究提供参考和启发。

以上为“1. 引言”部分内容的详细清晰撰写,请根据需要进行修改补充完善。

2. 薄膜材料制备原理:2.1 涂布法制备薄膜:涂布法是一种常见的制备薄膜的方法,它适用于各种材料的制备。

首先,将所需材料以溶解或悬浮态形式制成液体,然后利用刷子、喷雾或浸渍等方式将液体均匀地涂敷在基板上。

类金刚石薄膜制备及应用综述

类金刚石薄膜制备及应用综述

类金刚石薄膜制备及应用综述类金刚石薄膜是一种由金刚石晶体颗粒组成的薄膜,具有很高的硬度、优异的化学稳定性和良好的导热性能,因而在许多领域具有广泛的应用前景。

本文将对类金刚石薄膜的制备方法和应用进行综述。

制备方法方面,目前主要有化学气相沉积(CVD)法、物理气相沉积(PVD)法和磁控溅射(MS)法等。

其中,CVD法是最常用的制备方法之一。

它通过在合适的基底上,利用热解反应使前驱物(如丙烯酸甲酯)分解产生碳源,并在高温下使碳源与金属催化剂(如镍或铁)相互作用,最终沉积出类金刚石薄膜。

CVD法具有制备工艺简单、成本低廉等优点。

另外,PVD法和MS法也能制备出类金刚石薄膜,但相对于CVD法,它们的制备过程更加复杂,成本也更高。

类金刚石薄膜的应用领域广泛。

首先,它在电子学领域中有着重要的应用。

由于类金刚石薄膜的高导热性和优异的机械性能,可以用于制作高功率晶体管和高频振荡器等器件,提高其散热效能和稳定性。

其次,类金刚石薄膜还可以应用于光学领域。

由于其低散射和高透明性,可以用于制作光学镜片和涂层,提高光学设备的性能。

此外,类金刚石薄膜还可用于制作生物传感器和医疗器械等领域,发挥其优异的化学稳定性和生物相容性。

尽管类金刚石薄膜具有广泛的应用前景,但目前仍面临一些挑战。

首先,类金刚石薄膜的制备方法需要进一步优化,以提高其制备效率和质量。

其次,目前的制备方法成本较高,需要进一步降低制备成本,以推动其产业化进程。

另外,类金刚石薄膜的表面粗糙度和结晶质量也需要进一步改善,以满足不同领域的需求。

综上所述,类金刚石薄膜作为一种具有优异性能的材料,在电子学、光学和生物医学等领域具有广泛的应用前景。

随着制备技术的不断发展和改进,相信类金刚石薄膜将在更多领域发挥其独特的优势。

CVD法氮化硅薄膜制备及性能

CVD法氮化硅薄膜制备及性能

CVD法氮化硅薄膜制备及性能氮化硅薄膜是一种重要的精细陶瓷薄膜材料,它既是优良的高温结构材料,具有良好的抗冲击、抗氧化和高强度等特点;同时具有很多优良的性能,如硬度高、抗腐蚀、耐高温、化学惰性与绝缘性好、光电性能优良等,所以被广泛应用于微电子领域、光电子工业、材料表面改性等领域。

一、CVD法分类CVD法制备Si3N4薄膜是把含有薄膜元素的气体供到沉积炉中基质的表面,利用加热、等离子体、紫外光乃至激光等能源,使其相互反应沉积薄膜。

它具有薄膜形成方向性小,微观均匀性好,具有台阶覆盖性能,更适于复杂形状的基质;薄膜纯度高,残余应力小,延展性强;薄膜受到的辐射损伤较低等优点。

所以,CVD法成为人们最常用的制备氮化硅薄膜的方法。

常用的CVD法有以下几种:1、常压化学气相沉积法(APVCD)。

该法是在常压环境下,反应气体受热后被N2或Ar等惰性气体输运到加热的高温基片上,经化合反应或热分解生成固态薄膜。

由于这种沉积在常压下进行,且仅依靠热量来激活反应气体实现薄膜的沉积,所以与其它CVD相比,其设备简单,操作方便,是早期制备氮化硅薄膜的主要方法。

但由于反应在常压下进行,在生成薄膜材料的同时各种副产物也将同时生产;常压下分子的扩散速率小,不能及时排出副产物,这限制了沉积速率,还加大了膜层污染的可能性,从而导致薄膜的质量下降。

2、低压化学气相沉积(LPCVD)。

人们在APCVD的基础上研制出了LPCVD。

LPCVD克服了APCVD沉积速率孝膜层污染严重等缺点,因而所制备氮化硅薄膜的均匀性好,缺陷少,质量高;并可同时在大批量的基板上沉积薄膜,易于实现自动化,效率高,现已成为半导体工业中制备氮化硅薄膜的主要方法。

LPCVD以热量来活化反应气体,为保证反应进行完全,反应的温度都较高,一般在700℃以上。

在这样的温度下制得的薄膜化学计量性好,膜层致密,因此薄膜的性能也较好。

但另一方面,高温对基板的要求很高,衬底易变形,其中的缺陷会生长和蔓延,从而影响界面性能。

cvd沉积技术和硅碳复合技术_概述及解释说明

cvd沉积技术和硅碳复合技术_概述及解释说明

cvd沉积技术和硅碳复合技术概述及解释说明1. 引言1.1 概述:CVD沉积技术和硅碳复合技术是在材料科学领域中引起广泛关注的两个重要研究领域。

CVD沉积技术(化学气相沉积)是利用化学反应在固体表面上进行薄膜或纳米材料的合成的一种方法。

它具有高度可控性、多样性和适用范围广等优势,因此在制备功能材料、微电子器件、光学涂层等方面得到了广泛应用。

硅碳复合技术则是将硅和碳元素结合起来形成新种类的材料,旨在改善传统硅基材料的特性,如提高导电率、增强力学性能等。

1.2 文章结构:本文主要包括五个部分。

首先介绍引言部分,概述CVD沉积技术和硅碳复合技术的背景和意义,并说明文章结构。

接下来将详细介绍CVD沉积技术,包括定义和原理、应用领域以及优缺点及发展趋势。

然后讨论硅碳复合技术,包括定义和原理、材料特性及应用情况以及发展前景和挑战。

接着,在第四部分将重点讨论CVD沉积技术在硅碳复合中的应用,包括常见的CVD沉积技术与硅碳复合组合方式、实际应用案例分析以及优化研究与未来发展方向。

最后,通过总结CVD沉积技术和硅碳复合技术的重要性和应用前景,并对未来的研究方向提出建议和展望。

1.3 目的:本文旨在全面概述CVD沉积技术和硅碳复合技术,解释它们的原理、特性以及在科学研究和工程领域中的应用。

通过对这两个领域的深入介绍和分析,旨在揭示它们之间存在的相互关系,并探索其未来发展的前景与挑战。

这篇文章将为科学家、工程师和相关领域从业人员提供一个全面了解CVD沉积技术和硅碳复合技术所涉及内容的综合指南。

2. cvd沉积技术:2.1 定义和原理:cvd (化学气相沉积) 是一种通过化学反应在固体表面上形成薄膜的技术。

其中,化学反应通过所需气体在高温下与固体反应产生。

该技术主要包含以下步骤:物质的传递、化学反应、生成物诱导的增长以及副产物积累和排出。

在cvd过程中,首先选择合适的前驱体物质(也称为气源)和反应条件。

然后,将气源引入反应室,在高温条件下与基底材料进行化学反应。

cvd成膜原理

cvd成膜原理

cvd成膜原理CVD成膜原理CVD(化学气相沉积)是一种常用的表面膜沉积技术,通过气体在固体表面反应生成固体膜层。

CVD成膜原理是基于气相反应的原理,利用热力学和动力学规律,通过控制反应条件和气体物质的输送,使气体在固体表面发生化学反应并沉积形成薄膜。

CVD成膜的主要步骤包括气体输送、反应和产物沉积。

首先,通过气体输送系统将反应所需的气体输送到反应室中。

然后,在反应室中,气体分子在固体表面发生化学反应,并逐渐沉积形成薄膜。

最后,通过控制反应条件和气体输送,可以调节薄膜的厚度和性质。

CVD成膜的原理可以分为热解法、氧化法和还原法等不同类型。

其中,热解法是最常用的成膜方法之一。

在热解法中,反应室内的反应气体在高温条件下分解,生成活性物种,然后与固体表面发生反应,形成薄膜。

氧化法是通过氧化反应来形成薄膜,可以利用氧化剂气体与基底表面发生反应生成氧化物薄膜。

还原法是通过还原反应来形成薄膜,可以利用还原剂气体与基底表面发生反应生成金属薄膜。

CVD成膜的过程受到多种因素的影响,包括反应温度、反应气体浓度、反应时间等。

反应温度是影响成膜速率和薄膜性质的重要因素,一般来说,较高的温度有利于增加成膜速率和改善薄膜质量。

反应气体浓度决定了反应物的供应量,过高或过低的浓度都可能影响薄膜的形成。

反应时间是指反应持续的时间,过短的时间可能导致薄膜过薄,而过长的时间则可能导致薄膜过厚。

CVD成膜技术在许多领域都有广泛的应用。

在半导体行业,CVD 成膜被用于制备薄膜晶体管、光学薄膜等器件。

在涂料工业中,CVD成膜可以用于制备耐磨、耐腐蚀的涂层。

在材料科学领域,CVD成膜可以用于改善材料的表面性能,如提高材料的硬度、耐磨性等。

CVD成膜原理是基于气相反应的原理,通过控制反应条件和气体物质的输送,使气体在固体表面发生化学反应并沉积形成薄膜。

CVD 成膜技术在许多领域都有广泛的应用,对于提高器件性能、改善材料表面性能等方面具有重要意义。

等离子体增强化学气相沉积(PECVD)综述

等离子体增强化学气相沉积(PECVD)综述

等离子体增强化学气相沉积(PECVD)综述摘要:本文综述了现今利用等离子体技术增强化学气相沉积(CVD)制备薄膜的原理、工艺设备现状和发展。

关键词:等离子体;化学气相沉积;薄膜;一、等离子体概论——基本概念、性质和产生物质存在的状态都是与一定数值的结合能相对应。

通常把固态称为第一态,当分子的平均动能超过分子在晶体中的结合能时,晶体结构就被破坏而转化成液体(第二态)或直接转化为气体(第三态);当液体中分子平均动能超过范德华力键结合能时,第二态就转化为第三态;气体在一定条件下受到高能激发,发生电离,部分外层电子脱离原子核,形成电子、正离子和中性粒子混合组成的一种集合体形态,从而形成了物质第四态——等离子体。

只要绝对温度不为零,任何气体中总存在有少量的分子和原子电离,并非任何的电离气体都是等离子体。

严格地说,只有当带电粒子密度足够大,能够达到其建立的空间电荷足以限制其自身运动时,带电粒子才会对体系性质产生显著的影响,换言之,这样密度的电离气体才能够转变成等离子体。

此外,等离子体的存在还有空间和时间限度,如果电离气体的空间尺度L下限不满足等离子体存在的L>>l D(德拜长度l D)的条件,或者电离气体的存在的时间下限不满足t>>t p(等离子体的振荡周期t p)条件,这样的电离气体都不能算作等离子体。

在组成上等离子体是带电粒子和中性粒子(原子、分子、微粒等)的集合体,是一种导电流体,等离子体的运动会受到电磁场的影响和支配。

其性质宏观上呈现准中性(quasineutrality ),即其正负粒子数目基本相当,系统宏观呈中性,但是在小尺度上则体现电磁性;其次,具有集体效应,即等离子体中的带电粒子之间存在库仑力。

体内运动的粒子产生磁场,会对系统内的其他粒子产生影响。

描述等离子体的参量有粒子数密度n 和温度T 。

通常用n e 、n i 和n g 来表示等离子体内的电子密度、粒子密度和中性粒子密度。

材料科学中的薄膜制备技术研究综述

材料科学中的薄膜制备技术研究综述

材料科学中的薄膜制备技术研究综述薄膜作为一种重要的材料形态,在材料科学领域中具有广泛的应用。

薄膜制备技术的研究和发展,不仅能够扩展材料的功能性,并提高材料的性能,还可以为各个领域提供更多的应用可能性。

本文将综述材料科学中薄膜制备技术的研究进展,并重点探讨了几种常见的薄膜制备技术。

1. 物理气相沉积(PVD)物理气相沉积是一种常见的薄膜制备技术,它通过蒸发或溅射等方法将材料转化为蒸汽或离子,经过气相传输沉积在基底上形成薄膜。

物理气相沉积技术包括热蒸发、电子束蒸发、分子束外延和磁控溅射等方法。

这些方法在薄膜制备中具有高温、高真空和高能量等特点,能够制备出具有优异性能的薄膜。

然而,物理气相沉积技术在薄膜厚度的控制上存在一定的局限,且对于一些化学反应活性较高的材料来说,难以实现。

2. 化学气相沉积(CVD)化学气相沉积是一种将反应气体在表面上发生化学反应生成薄膜的方法。

CVD 技术根据反应条件的不同可以分为低压CVD、大气压CVD和等离子CVD等。

这些技术在实现复杂薄膜结构和化学组成控制上相较于PVD技术更具优势。

化学气相沉积技术可用于金属、氧化物、氮化物以及半导体材料等薄膜的制备。

然而,该技术所需的气体和化学物质成分较复杂,容易引起环境污染,并且对设备的要求较高。

3. 溶液法制备薄膜溶液法是一种常用的低成本、高效率的薄膜制备技术。

常见的溶液法包括旋涂法、浸渍法、喷涂法和柔性印刷法等。

这些方法通过将溶液中的溶质沉积在基底上,形成薄膜。

溶液法制备薄膜的优势在于简单易行、成本低、适用于大面积薄膜制备。

然而,溶液法制备出的薄膜常常具有较低的晶化程度和机械强度,且在高温和湿润环境下易失去稳定性。

4. 磁控溅射技术磁控溅射技术是一种通过离子轰击固体靶材的方法制备薄膜。

在磁控溅射过程中,离子轰击靶材,使靶材表面的原子转化为蒸汽,然后通过惰性气体的加速将蒸汽沉积在基底上。

磁控溅射技术可用于金属、氧化物、氮化物等薄膜的制备,并可实现厚度和成分的精确控制。

利用气相沉积技术制备氧化物薄膜

利用气相沉积技术制备氧化物薄膜

利用气相沉积技术制备氧化物薄膜随着科技的迅猛发展,薄膜技术也得到了很大的发展。

气相沉积技术是其中一种重要的制备薄膜的技术,它能够制备高质量的氧化物薄膜。

在实际应用中,氧化物薄膜被广泛应用于太阳能电池、显示器、传感器、光电器件等众多领域。

气相沉积技术的基本原理气相沉积技术是一种将薄膜材料控制地气相化,然后在基片表面沉积的方法。

它的基本原理是在真空或惰性气氛中,将反应气体分子通过化学反应转化为固体表面的原子或分子,从而沉积在基片表面上,最终形成一层均匀的薄膜结构。

气相沉积技术可以分为物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)两种形式。

利用气相沉积技术制备氧化物薄膜的步骤利用气相沉积技术制备氧化物薄膜的具体步骤是:先将基片置于真空室中;接着让基片表面获得平整的原子或离子状态;然后加入反应气体,使其在基片表面发生化学反应;最后使实验室气体排出,并冲洗基片。

氧化物薄膜的特殊需要氧化物薄膜具有许多特殊的需要,比如薄膜的质量要求高,必须保证薄膜的厚度均匀,且材料性能优异。

此外,薄膜的制备过程中还需要考虑反应气体的浓度、反应时间和反应温度等因素,以控制薄膜的厚度和复合度。

利用氧化物薄膜技术的应用由于氧化物薄膜光电性能、热性能等方面表现出色,因此,氧化物薄膜在很多领域都有极广泛的应用价值。

太阳能电池是一个很好的例子,它使用氧化物薄膜来收集能量并转化为电能。

在显示器领域,它的发光原理采用了各种不同的氧化物薄膜。

在传感器领域,氧化物薄膜常被用于温度、湿度和气体等传感器的制作。

在光电器件领域,氧化物薄膜也是必不可少的,比如在LED制造中就需要使用化合物半导体材料。

结语在当今科技发展迅速的时代,气相沉积技术制备氧化物薄膜已经成为了一种非常重要的技术手段。

它为很多领域的应用提供了越来越多的选择和便利,未来的发展方向也必将越来越广泛和深入。

关于应用CVD技术制备薄膜的综述

关于应用CVD技术制备薄膜的综述

应用CVD制备薄膜综述摘要:本文介绍了化学气相沉积技术的基本原理、分类、特点、应用和具有广泛应用前景的CVD新技术,同时分析了化学气相沉积技术的发展趋势,并展望其应用前景。

关键字:CVD,基本原理,发展历程,应用前景,MOCVD,PECVD前言现在薄膜技术在电子元器件、集成光学、电子技术、红外技术、激光技术以及航天技术和光学仪器等各个领域都得到了广泛的应用,它们不仅成为一间独立的应用技术,而且成为材料表面改性和提高某些工艺水平的重要手段。

而CVD是薄膜制备中比较常用的一种手段,因其可用于各种高纯晶态、非晶态的金属、半导体、化合物薄膜的制备之外,还包括它可以有效的控制薄膜的化学成分、高的生产效率和低的设备和运行本钱、与其他相关工艺具有较好的相容性等。

一CVD的基本概念化学气相沉积(CVD)是一种材料表面强化新技术,是在相当高的温度下,混合气体与基体的表面相互作用,使混合气体中的某些成分分解,并在基体上形成一种金属或化合物的固态薄膜或镀层]1[。

它可以利用气相间的反应,在不改变基体材料的成份和不削弱基体材料强度的条件下,赋予材料表面一些特殊的性能.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。

二CVD的工作原理CVD是利用气态物质在固体表面上进行反应生成固态沉积物的过程,是一种在高温下利用热能进行热分解和热化合的沉积技术。

它一般包括三个步骤:①产生挥发性物质;②将挥发性物质输运到沉淀区;③在基体上发生化学反应而生成固态物质]2[下面就以沉积TiC 为例,说明其工作原理。

CVD 法沉积TiC 的装置示意图如图1所示:其中工件11置于氢气保护下,加热到1000~1500℃,然后以氢气10作载流气体把TiCl47和CH4气1带入炉内反应室2中,使4TiCl 中的Ti 与CH4中的C(以及钢件表面的C)化合,形成碳化物。

化学气相沉积(CVD)原理及其薄膜制备

化学气相沉积(CVD)原理及其薄膜制备
1.反应气体混合物向沉积区输运; 2.反应物由主气流向生长表面转移; 3.反应(和非反应)分子被表面吸附; 4.吸附物之间或吸附物与气态物种之 间在表面或表面附近发生反应,形 成成晶粒子和气体副产物,成晶粒 子经表面扩散排入晶格点阵; 5.副产物分子从表面上解吸; 6.副产物由表面区向主气流空间扩散; 7.副产物和未反应的反应物,离开沉 积区,从系统中排出。 速 率 控 制 步 骤 3、4、5 表面步骤 2、6、7 物质输运步骤 1 进气步骤 表面控制或化学动力学控制 质量输运控制或质量转移控制 进气控制或热力学控制
Reactor: cold-wall LPCVD (200 mTorr) Substrate: SiO2 (300 ℃) Precursor: cis-H2Ru(PMe3)4 (Me=CH3) Carrier gas: Ar J.H Shin, R.A. Jones, G.S. Hwang, J.G. Ekerdt et al./ J. AM. CHEM. SOC 128 (2006) 16510-16511
气态源
反应 沉积
衬底 托架
气相输运
载气 液态源 载气 衬底 卧式反应器 立式反应器
固态源 孟广耀,化学气相淀积与无机新材料,北京:科学出版社,1984
实验室用典型CVD设备沉积SiC涂层装置简图
化学气相沉积系统
气相前驱体供给系统
排出气控制系统
K.L. Choy. / Progress in Materials Science 48 (2003) 57–170
0 A
1
A向C表面转移; Ⅱ A在表面上反应,形成沉积物C和副产物B; Ⅲ B从表面扩散离去。
aeEa / RT
1 1 1/ 2 (1 H / RT )] bT Ce

用化学气相沉积CVD法制备薄膜材料

用化学气相沉积CVD法制备薄膜材料
~1000℃ CH 4 600 C 2H 2
~850℃ Si(OC2 H5 )4 750 SiO2 4C2 H4 2H2O
~675℃ Ga(CH3 )3 AsH3 630 GaAs 3CH 4
金属有机化合物的热分解:
氢化物和金属有机化合物体系的热分解
LPCVD 是在压力降低到大约 100Torr(1Torr=133.332Pa) 以下的一种 CVD 反应。
由于低压下分子平均自由程增加,气态反应剂与副产品的质量传输速度加快, 从而使形成沉积薄膜材料的反应速度加快,同时气体分布的不均匀性在很短 时间内可以消除,所以能生长出厚度均匀的薄膜。
16
SiH 4 xN 2O SiOx (或SiOx H y ) ......
~350 C SiH 4 xNH 3 SiN x (或SiN x H y ) .........
0
3500 C
~350 C SiH4 a Si(H ) 2H2
0
13
其它能源增强反应:
15
1、常压化学气相沉积(APCVD)
APCVD是在压力接近常压下进行CVD反应的一种沉积方式。
APCVD的操作压力接近 1atm(101325Pa),按照气体分子的平均自由径来推断, 此时的气体分子间碰撞频率很高,是属于均匀成核的“气相反应”很容易发 生而产生微粒。
2、低压化学气相沉积(LPCVD)
从气相中析出的固体的形态主要有:在固体表面上生成薄膜、晶须和晶粒, 在气体中生成粒子。
4
CVD技术要求:
反应剂在室温或不太高的温度下最好是气态或有较高的蒸气压而易于挥发成 蒸汽的液态或固态物质,且有很高的纯度; 通过沉积反应易于生成所需要的材料沉积物,而其他副产物均易挥发而留在 气相排出或易于分离;

cvd技术应用的原理

cvd技术应用的原理

CVD技术应用的原理简介化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)技术是一种常用的薄膜制备技术,广泛应用于微电子、光电子、材料科学、能源和环境等领域。

本文将介绍CVD技术的基本原理和应用。

CVD技术的基本原理CVD技术是通过回声火花中产生的高温等离子体将气相中的化学物质转变为固态或液态的薄膜材料。

下面是CVD技术的基本原理:1.气相反应:首先,在高温环境中,气体中的反应物质通过化学反应生成目标薄膜的沉积物。

这些反应物可以是气体,也可以是气态或液态的前驱体。

2.扩散和反应:生成的反应物质会通过扩散来到达目标基材表面。

在表面上,反应物质会发生化学反应并生成固态或液态的沉积物。

3.薄膜生长:随着时间的推移,沉积物会不断地在基材表面累积,逐渐形成薄膜。

薄膜的厚度可以通过控制反应物质的流量和反应时间来调节。

CVD技术的应用CVD技术在许多领域都有广泛的应用,下面将介绍其中的几个应用领域:1. 微电子CVD技术在微电子领域的应用非常重要。

其中,化学气相沉积是制备硅基芯片的关键步骤之一。

通过CVD技术,可以在硅基芯片上沉积多种材料,如金属、氧化物、氮化物等,用于制备电极、介电层、光刻层等。

2. 光电子CVD技术在光电子领域也有重要的应用。

例如,对于制备光学薄膜,CVD技术被广泛用于沉积透明导电薄膜、高反射膜和反射减薄膜。

这些薄膜在光伏、显示器和光学器件等领域起着重要作用。

3. 材料科学CVD技术在材料科学领域的应用非常丰富。

通过调控反应条件和反应物质,可以制备出具有大量微结构和特殊功能的复杂材料。

例如,通过CVD技术可以合成纳米颗粒、纳米线、薄膜和多孔材料等。

4. 能源在能源领域,CVD技术也被广泛应用于制备石墨烯和碳纳米管等材料。

这些材料具有优异的电导率和导热性能,因此可以用于电池、超级电容器、太阳能电池和燃料电池等能源设备的制备。

5. 环境CVD技术还可以用于环境污染控制。

cvd原理

cvd原理

cvd原理CVD原理CVD(化学气相沉积)是一种常用于薄膜制备的技术,其原理是通过化学反应在固体表面上沉积出所需的物质。

CVD技术在材料科学和工程领域有广泛的应用,可以制备各种功能性薄膜,如金属薄膜、氧化物薄膜、氮化物薄膜等。

本文将介绍CVD的基本原理及其在薄膜制备中的应用。

CVD的基本原理是利用气相反应将气体中的原子或分子沉积到固体表面,形成薄膜。

CVD过程通常包括以下几个步骤:气体输送、反应、沉积和副反应等。

首先,将反应气体通过输送系统输送到反应室中,反应室中通常包含有固体衬底,待沉积的物质就沉积在固体表面上。

在反应室中,反应气体发生化学反应,产生的反应产物在固体表面进行沉积。

同时,反应气体中可能存在一些副反应,生成一些不需要的产物,这些产物可能会对薄膜的质量产生影响。

CVD技术在薄膜制备中有广泛的应用。

首先,CVD可以制备金属薄膜。

金属薄膜在电子器件中具有重要的应用,如集成电路、太阳能电池等。

通过选择适当的金属有机化合物和反应条件,可以在固体表面上沉积出均匀、致密的金属薄膜。

其次,CVD还可以制备氧化物薄膜。

氧化物薄膜在光电子器件和传感器等领域中具有重要的应用。

通过选择适当的氧化物前体和反应条件,可以在固体表面上沉积出具有特定结构和性质的氧化物薄膜。

此外,CVD还可以制备氮化物薄膜、硫化物薄膜等。

CVD技术具有许多优点。

首先,CVD可以在较低的温度下进行,从而避免了材料的热降解或相变等问题。

其次,CVD可以实现对薄膜的精确控制,包括薄膜的厚度、成分、结构等。

通过调节反应气体的组成和反应条件,可以得到具有不同特性的薄膜。

此外,CVD可以实现对大面积薄膜的均匀沉积,适用于工业生产。

最后,CVD技术还可以实现多层薄膜的沉积,从而实现对薄膜性能的进一步调控。

然而,CVD技术也存在一些挑战。

首先,CVD技术的反应过程比较复杂,需要对反应机理和反应动力学等进行深入研究。

其次,CVD技术需要严格控制反应气体的流量、压力和温度等参数,以获得高质量的薄膜。

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应用CVD制备薄膜综述摘要:本文介绍了化学气相沉积技术的基本原理、分类、特点、应用和具有广泛应用前景的CVD新技术,同时分析了化学气相沉积技术的发展趋势,并展望其应用前景。

关键字:CVD,基本原理,发展历程,应用前景,MOCVD,PECVD前言现在薄膜技术在电子元器件、集成光学、电子技术、红外技术、激光技术以及航天技术和光学仪器等各个领域都得到了广泛的应用,它们不仅成为一间独立的应用技术,而且成为材料表面改性和提高某些工艺水平的重要手段。

而CVD是薄膜制备中比较常用的一种手段,因其可用于各种高纯晶态、非晶态的金属、半导体、化合物薄膜的制备之外,还包括它可以有效的控制薄膜的化学成分、高的生产效率和低的设备和运行本钱、与其他相关工艺具有较好的相容性等。

一CVD的基本概念化学气相沉积(CVD)是一种材料表面强化新技术,是在相当高的温度下,混合气体与基体的表面相互作用,使混合气体中的某些成分分解,并在基体上形成一种金属或化合物的固态薄膜或镀层]1[。

它可以利用气相间的反应,在不改变基体材料的成份和不削弱基体材料强度的条件下,赋予材料表面一些特殊的性能.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。

二CVD的工作原理CVD是利用气态物质在固体表面上进行反应生成固态沉积物的过程,是一种在高温下利用热能进行热分解和热化合的沉积技术。

它一般包括三个步骤:①产生挥发性物质;②将挥发性物质输运到沉淀区;③在基体上发生化学反应而生成固态物质]2[下面就以沉积TiC 为例,说明其工作原理。

CVD 法沉积TiC 的装置示意图如图1所示:其中工件11置于氢气保护下,加热到1000~1500℃,然后以氢气10作载流气体把TiCl47和CH4气1带入炉内反应室2中,使4TiCl 中的Ti 与CH4中的C(以及钢件表面的C)化合,形成碳化物。

反应的副产物则被气流带出室外。

其沉积反应如下: 4TiCl (l)+4CH (g)→TiC(s)+4HCl(g)4TiCl (l)+C(钢中)+2H(g)→TiC(s)+4HCl(g)零件在镀前应进行清洗和脱脂,还应在高温氩气流中作还原处理。

选用气体不仅纯度要求高(如氢气纯度要求99.9%以上,4TiCl 的纯度要高于99.5%]3[),而且在通入反应室前必须经过净化,以除去其中的氧化性成分。

沉积过程的温度要控制适当,若沉积温度过高,则可使TiC 层厚度增加,但晶粒变粗,性能较差;若温度过低,由4TiCl 还原出来的Ti 沉积速率大于碳化物的形成速率,沉积物是多孔性的,而且与机体结合不牢固。

另外,钢铁材料在高温CVD 处理后,虽然镀层的硬度很高,但基体被退火软化,在外载下易于塌陷,因此,CVD 处理后必须再加以淬火和回火。

三 CVD 中典型的化学反应 CVD 是建立在化学反应基础上的,要制备特定性能材料首先要选定一个合理的沉积反应,用于CVD 技术的通常有如下所述六种反应类型。

⑴热分解反应Eg:23)Cd(CH +S H 2−−→−︒C 475CdS+24CH ⑵氧化还原反应Eg:4SiH +22O −−−→−︒-C 4753252SiO +2O H 2 ⑶合成反应Eg:34SiH +44NH −−→−︒C 7504SiN +122H ⑷化学输运反应Eg:W(s)+32I (g)−−→←︒C 14006WI (g) ⑸等离子增强反应Eg :4SiH −−→−︒-C 350α-Si(H)+22H ⑹其他能源增强增强反应Eg:6W(CO)−−→−激光束W+6CO四CVD的发展历程气相沉积的古老原始形态可以追溯到古人类在取暖或烧烤时熏在岩洞壁或岩石上的黑色碳层。

它是木材或食物加热时释放出的有机气体,经过燃烧、分解反应沉积成岩石上的碳膜。

随着人类的进步,化学气相沉积技术也得到了有意识的发展。

如古代的中国,炼丹术,“升炼”方法。

实际上,“升炼”技术中很主要的就是早期的化学气相沉积技术。

现代CVD技术发展的开始阶段在20世纪50年代,当时主要注重于道具涂层的应用,这方面的发展背景是由于当时欧洲的机械工业和机械加工业的强大需求。

以碳化钨作为基材的硬质合金刀具经过CVDAl2O3,TiC及TiN复合涂层处理后切削性能明显地提高,使用寿命也成倍的提高,取得非常显著的经济效益,因此得到推广和实际应用。

从二十世纪六七十年代以来,由于半导体和集成电路技术发展和生产的需要,CVD技术得到了更迅速和广泛的发展,CVD技术不仅成为半导体级超纯硅原料-超纯多晶硅生产的唯一方法,而且也是硅单晶外延、砷化镓等III-V族半导体和II-VI族半导体单金外延的基本生产方法。

在集成电路更广泛的使用CVD 技术沉积各种掺杂的半导体单金外延薄膜、多晶硅薄膜、半绝缘的掺氧多晶硅薄膜;绝缘的二氧化硅、磷化硅、氮化硅、磷硅玻璃、硼硅玻璃薄膜以及金属钨薄膜等。

在制造各类特种半导体器件中,采用CVD技术生长发光器件中的磷砷化镓、氮化镓外延层等,硅锗合金外延层及碳化硅外延层等占有重要地位。

化学气相沉积已经广泛的应用于提纯物质、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、氮化物、硫化物、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。

目前,化学气相沉积已成为材料合成化学的一个重要邻域。

五CVD技术的特点CVD技术的优点与其他沉积方法相比,CVD技术除了具有设备简单,操作维护方便,灵活性强的优点外,还具有以下优势:①在中温和高温下,通过气态的初始化合物之间的气相化学反应而沉积固体;②可以在大气压(常压)或者低于大气压下进行沉积,一般来说低压效果要好些;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镀层的化学成分可以改变,从而获得梯度沉积物或者得到混合镀层;⑤可以控制镀层的密度和纯度;⑥绕镀性好,可在复杂形状的机体上以及颗粒材料上镀制;⑦气体条件通常是层流的,在基体表面形成厚的边界层。

⑧沉积层通常具有柱状晶结构,不耐弯曲,但通过各种技术对化学反应进行气相扰动,可以得到细晶粒的等轴沉积层;⑨可以形成多种金属、合金、陶瓷和化合物镀层。

只要原料气稍加改变,采用不同的工艺参数便可制备性能各异的沉积层;可涂覆各种复杂形状,如槽、沟、孔或盲孔的工件;涂层与基体间结合力强等特点。

CVD技术的缺点①主要缺点是反应温度较高,沉积速率较低(一般每小时只有几微米到几百微米),局部沉积困难;②参加沉积反应的气源和反应后的余气都有一定的毒性等;③镀层很薄,已镀金属不能再磨削加工,如何防止热处理变形是一个很大的难题,这也限制了CVD法在钢铁材料上的应用,而多用于硬质合金。

六CVD技术的分类CVD技术常常通过反应压力,反应壁的温度,和激活方式来分类,包括低压CVD(LPCVD),常压CVD(APCVD),亚常压CVD(SACVD),超高真空CVD(UHCVD),等离子体增强CVD(PECVD),高密度等离子体CVD(HDPCVD)以及快热CVD(RTCVD)。

然后,还有金属有机物CVD(MOCVD),根据金属源的自特性来保证它的分类,这些金属的典型状态是液态,在导入容器之前必须先将它气化。

不过,容易引起混淆的是,有些人会把MOCVD认为是有机金属CVD(OMCVD)。

过去,对LPCVD和APCVD最常使用的反应室是一个简单的管式炉结构,即使在今天,管式炉也还被广泛地应用于沉积诸如Si3N4 和二氧化硅之类的基础薄膜(氧气中有硅元素存在将会最终形成为高质量的SiO2,但这会大量消耗硅元素;通过硅烷和氧气反应也可能沉积出SiO2 -两种方法均可以在管式炉中进行)。

而且,最近,单片淀积工艺推动并导致产生了新的CVD反应室结构。

这些新的结构中绝大多数都使用了等离子体,其中一部分是为了加快反应过程,也有一些系统外加一个按钮,以控制淀积膜的质量。

在PECVD和HDPCVD系统中有些方面还特别令人感兴趣是通过调节能量,偏压以及其它参数,可以同时有沉积和蚀刻反应的功能。

通过调整淀积:蚀刻比率,有可能得到一个很好的缝隙填充工艺。

七 MOCVD的具体介绍与举例金属有机化学气相沉积(MOCVD,metal-organic chemical vapor deposition)是以低温下易挥发的金属有机化合物为前驱体"在预加热的衬底表面发生分解、氧化或还原反应而制成制品或薄膜的技术。

与传统的化学气相沉积方法相比金属有机化学气相沉积(MOCVD)的沉积温度相对较低,能沉积超薄层甚至原子层的特殊结构表面,可在不同的基底表面沉积不同的薄膜]4[。

现已在半导体器件、金属、金属氧化物、金属氮化物等薄膜材料的制备与研究方面得到广泛的应用。

该技术由美国洛克威尔公司的Mansevit等]5[于世纪年代发展起来是制备半导体功能材料和薄膜材料的有效方法之一。

7.1 MOCVD的原理金属有机化学气相沉积反应源物质(金属有机化合物前驱体)在一定温度下转变为气态并随载气(H、Ar)进入化学气相沉积反应器,进入反应器的一种或2多种源物质通过气相边界层扩散到基体表面,在基体表面吸附并发生一步或多步的化学反应,外延生长成制品或薄膜,生成的气态反应物随载气排出反应系统,其原理示意图如图1所示。

MOCVD反应是一种非平衡状态下的生长机制,其外延层的生长速率和组织成分等受到基体温度、反应室压力、金属有机前驱体浓度、反应时间、基体表面状况、气流性质等多种因素的影响,只有充分考虑各种因素的综合作用,了解各种参数对沉积物的组成、性能、结构的影响,才能在基体表面沉积出理想的材料。

7.2 金属有机化合物前驱体常见的化学气相沉积前驱体主要有金属氢化物、金属卤化物和金属有机化合物。

与金属氢化物和金属卤化物相比,金属有机化合物具有更低的沉积温度、更低的毒性和对反应系统的腐蚀性,并且大多数的金属有机化合物都是易挥发的液体或固体,易于随载气进入反应室。

具有使用价值的金属有机化合物应具备以下特点]6[;(1)室温下化学性质稳定;(2)蒸发温度低、饱和蒸汽压高;(3)稳定的蒸发速率或升华速率;(4)分解温度低、沉积速率合适,低的沉积速率可应用于沉积半导体材料薄膜"高的沉积速率可应用于沉积较厚的涂层;(5)分解沉积过程中不会产生其他的杂质;(6)无毒不易爆炸和自燃且未反应的前驱体易于清除;(7)较高的纯度;(8)成本低。

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