化学气相沉积法PPT课件

➢选择碳源需要考虑的因素主要有烃类气体的分解温 度、分解速度和分解产物等。
➢碳源的选择在很大程度上决定了生长温度
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CVD 法制备石墨烯 烯 生长基体
➢目前使用的生长基体主要包括金属箔或特定基体上 的金属薄膜。
➢选择的主要依据有金属的熔点、溶碳量以及是否有 稳定的金属碳化物等。
➢金属的晶体类型和晶体取向也会影响石墨烯的生长 质量。
生长成石墨烯。
CVD法生长石墨烯的(a)渗碳析碳
机制与(b)表面生长机制示意图
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CVD 法制备石墨烯
石墨烯的ＣＶ Ｄ生长主要涉 及三个方面：
碳源、生长基体和生长条件
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CVD 法制备石墨烯 烯 碳源
➢目前生长石墨烯的碳源主要是烃类气体,如甲烷 (CH4)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)等
激光化学气相沉积LCVD
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CVD装置
CVD装置由气 源控制部件、沉积 反应室、沉积控温 部件，真空排气和 压强控制部件组成
出现于20世纪70年代末，被誉为集 成电路制造工艺中的一项重大突破
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石墨烯
石墨烯是由 sp2杂化的碳原子键 合而成的具有六边 形蜂窝状晶格结构 的二维原子晶体
石墨烯的主要制备方法：微机械剥离法 SiC外延生长法
化学气相沉积法(CVD) 制备石墨烯
滕燕燕
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1
化学气相沉积（CVD) 气相生长技术
利用气态或蒸汽态的物质在热固 表面上反应形成沉积物的过程
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2
CVD反应体系应满足的条件：
D反应体系应满足的条件：
在沉积温度下，反应物必须有足够高的蒸气压力，要保证
A
能以适当的速率被引入反应室
反应原料是气态或易于挥发成蒸气的液体或固态物质，
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14
THANKS
.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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应
化学反应生 成的固态物 质在基体表 面成核，生
长成薄膜
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4
反应后的气相物 质离开基体材料 表面，扩散回边 界层，随运输气
体排出反应室
4
CVD技术在无机合成时的特点
➢不改变固体基底的形状，保形性 可利用CVD技术对
道具表面进行涂层处理，也可应用于超大规模集成电路制 造工艺中。
➢可以得到单一的无机合成物质 作为原料可以制备出更
化学氧化还原法 化学气相沉积法
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CVD 法制备石墨烯
利用甲烷等含碳化合物作为 碳源, 通过其在基体表面的
高温分解生长石墨烯。
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CVD 法制备石墨烯
表渗面碳生析长碳机机制制：：
对对于于铜镍等等具具有有较 低在解较 基 生 时高生溶体的高渗温成碳，碳溶入下的量碳原碳金气碳的源子量属态原金裂在的基碳子属解高金体源 吸基产 温属 内裂 附体，， 于在金降属温表时面再，从进其而内成 核部生析长出成成石核墨，烯最薄终膜。
多产品
➢可以得到特定形状的游离沉积物器具 制造碳化硅器
皿和金刚石薄膜部件
➢可以沉积生成晶体或细分状物质 可以用来生成超微
粉体，在特定的工艺条件下可以生产纳米级的超细粉末
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CVD技术的分类
01 热壁低压化学气相沉积LPCVD
02 金属有机化学气相沉积MOCVD
03 等离子体化学气相沉积PECVD
04
B
反应易于生成所需要的沉积物，其他反应产物保留在
气相中排除或易于分离
沉积薄膜本身必须具备足够低的蒸汽压，以保证在整个
C
沉积反应过程中都能在受热基体上进行；基体材料在沉
积温度下的蒸汽压也必须足够低
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CVD反应过程的主要步骤
1
反应剂在主 气流中越过 边界层向基 体材料表面
扩散
2
3
化学反应剂 被吸附在基 体材料的表 面并进行反
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CVD 法制备石墨烯 烯 生长条件
➢从气压的角度可分为常压、低压(105 Pa～ 10-3Pa) 和超低压(<10-3Pa)。
➢据载气类型不同可分为还原性气体(H2)、惰性气体 (Ar、He)以及二者的混合气体。
➢据生长温度不同可分为高温(>800 ℃)、 中温(600 ℃ ～ 800 ℃) 和低温(<600 ℃) 。