!化学气相沉积原理与设备复习题

1.名词解释（5小题，每题4分，共20分）

1)Chemical Vapor Deposition（CVD）：是指在一定的温度下，利用气态（或将液态或

固态的物质转化为气态）的物质，在固体表面上进行化学反应，并生成固态沉积物的一种工艺方法

2)温度—用来表示物体冷热程度物理量，它反应了物体内部大量粒子热运动的剧烈程度

和粒子热运动平均动能的大小。温度高的物体——内部粒子热运动烈，粒子热运动平均动能大，反之依然。

3)热量－物体吸收或放出热能的多少。热量总是从高温物体自发的传向低温物体，就像

水从高处→低处；电流从高电位→低电位。

4)导热（热传导）——指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体间直接接触时，

依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。

5)热对流－流体中（气体或液体）温度不同的各部分之间，由于发生相对的宏观运动而

把热量由一处传递到另一处的现象。

6)热辐射(Thermal radiation)－由热运动产生的，以电磁波形式传递能量的现象。

7)黑体：能吸收投入到其表面上的所有热辐射的物体，包括所有方向和所有波长，因此，

相同温度下，黑体的吸收能力最强。

8)等温面：同一时刻、温度场中所有温度相同的点连接起来所构成的面。

9)热流密度－单位时间、单位面积上所传递的热量，它具有明确的方向性，其方向与温

度相反；

10)流体压缩性：在温度不变的情况下，流体的压强增大，体积减小，密度增大的性质。

11)流体膨胀系数：表示流体膨胀性的一个指标。它是指温度每增加1K，流体的体积或密

度的相对变化率

12)流量：单位时间内通过过流端面的流体的体积或质量。

13)过流断面:流体运动时,与流体的运动方向垂直的流体横断面，过流端面可能是平面,也

可能是曲面。

14)质量传递——物质从高浓度区向低浓度区转移的过程称为质量传递（传输）过程。

或系统内部的物质在浓度梯度、化学位梯度和应力梯度的推动力下，由于质点的热运动而导致定向迁移，从宏观上表现为物质的定向输送，此过程叫做质量传输或扩散。

15)测量原理——是指实现测量所依据的物理现象和物理定律的总称。如热电欧测温时依

据的是热电效应，弹性模量测量时所依据的虎克定律。

16)准确度——是表示测量结果中系统误差大小的程度，即测量仪器的指示值接近测量真

值的能力。系统误差小，意味着准确度高，

17) 精确度（精度）是准确度和精密度(或重复性)的综合反映。它综合表示测量结果和实

际值的偏差程度。

18) 测量仪表死区：测量仪表输入量的变化不致引起输出量的可觉察的变化的有效区间。

死区常用输入量程的百分率表示。

19) C/C 复合材料： C/C 复合材料是由碳纤维及其制品(碳毡或碳布)增强的碳基复合材料。

2. 填空题（每空1分，共20分）

1) 从温度来分－沉积化学可分为:（1）低温沉积（LTCVD,≤200℃，如高频等离子

或微波等离子CVD ）；（2）中温沉积（MTCVD, 500~800℃，如硬质合金刀具沉积

耐磨涂层）；（3）高温沉积（HTCVD, 900~1200℃,如陶瓷和复合材料涂层）；（4）超高温沉积（＞1200℃,如SiC 陶瓷或热解石墨等）。

2) CVD 的基本原理－CVD 的热力学原理； CVD 的动力学原理； CVD 的热量传输原

理； CVD 的流量传输原理； CVD 的质量传输原理

3) 热力学第一定律的本质就是能量守恒原理。也就说能量可以在一物体与其他物

体之间传递，可以从一种形式转化成另一种形式，但是不能无中生有，也不能

自行消失。

4) 热力学第二定律指出：凡是自发的过程都是不可逆的，而一切不可逆过程都可

以归结为热转换为功的不可逆性。热力学第二定律本质就是熵增加原理。

5) 理想气体的内能，焓也只是（温度）的函数，也就是说，在恒温时，改变体积

或压力，理想气体的内能和焓保持不变

6) 盖斯定律—一个化学反应不管是一步完成，还是分几步完成，该反应的热效应

相同。换句话说，也就是反应热效应只与起始状态和终了状态有关，而与变化

途径无关

7) 盖斯定律的重要意义，在于它能使热化学方程像普通代数方程那样进行计算，

从而可以根据已经准确测定的反应热来计算难于测量或不能直接测量的反应

热。

8) 一切实际发生的过程都是热力学的不可逆过程。

9) 热量传递过程的推动力：温差

10) 热量传递的三种基本方式：导热(热传导)、对流(热对流)和热辐射。

11) 导热系数λ是表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类和温度

关。; λλλλλ>>>金属非金属固相液相气相

12) 温度场是某时刻空间所有各点温度分布的总称，它是时间和空间的函数

13) 气体的导热：由于分子的热运动和相互碰撞时发生的能量传递

14) 气体的温度升高时，气体分子运动速度增大，定容比热随T 升高也增大，因此

气体的热导率随温度升高而增大。

15)液体的热导率随压力p的升高而增大

16)纯金属的导热：依靠自由电子的迁移和晶格的振动，但自由电子者对热导率的

贡献比后者的要大，主要依靠前者；温度升高，热导率下降。

17)合金的导热：依靠自由电子的迁移和晶格的振动；其中起着主要作用用的是后

者，温度升高，热导率上升。

18)非金属的导热：依靠晶格的振动传递热量，因此温度升高，其热导率上升。

19)气体的粘度随温度的升高而增大，液体粘度随温度的升高而下降

20)导热微分方程式的理论基础：傅里叶定律 + 热力学第一定律。

21)导热过程的单值性条件包括四项：几何条件、物理条件、时间条件、边界条件

22)平均流速确定的原则：平均流速通过过流端面的流量应等于实际流速通过该断

面的流量。

23)GaAs薄膜一种很重要的半导体材料，制备GaAs半导体薄膜时，常用的原材料

有三甲基镓（CH3)3Ga(g)和氢化砷AsH3

24)C/C复合材料的性能与热解碳的结构有很大的关系，而热解碳的结构又与产生

热解碳的有机前驱体的反应机理有关。

25)甲烷的分子结构是由一个碳原子和四个氢原子组成，燃烧产物主要是二氧化碳

和水

26)几乎所有的有机化合物和氰化物有剧毒。因此，在使用这些化合物时，应严格

遵守有关的安全防护规则进行操作。

27)氩气为惰性气体，其来源较其它的惰性气体，如氦（He）、氖（Ne）、氪（Kr）、

氙（Xe）、氡（Rn）要广泛，且价格较低，故在化学气相沉积中，氩气是一种非常重要，应用非常广泛的气体。

28)在CVD工艺中，氩气有如下三个重要的作用。载气；将将CVD原料带入或送入

反应室或原子化器；屏蔽气（保护剂）：保证反应室内元器件或制品不受外界（如空气等）的影响。稀释性气体：降低先驱体气体的浓度。

29)工业上分馏液态空气制N2，制取高纯N2需将N2通过灼热铜网以除去O2，通过

P2O5除去H2O之后，储入钢瓶，黑瓶黄字。而O2是蓝瓶黑字，最危险的是H2瓶，深绿瓶红字。

30)氮气有稀释大气中氧气的作用。因为含量在60%以上的浓氧会损伤人和动物的

呼吸系统，造成“氧中毒”

31)CVD系统一般可分为封闭系统（Closed reactor system）和开放系统（Open

reactor system），其中在科研和生产中，应用最广的是开放系统。

32)感应加热系统根据使用的电流频率，可将其分为工频，中频，高频之分。工频

加热系统：电流频率50赫芝；