CVD是化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition)的縮寫(xiě),指高溫下的氣相反應,如金屬鹵化物、有機金屬、碳氫化合物等的熱分解、氫還原或其混合物氣體在高溫下的化學(xué)反應,以沉淀金屬、氧化物、碳化物和其他無(wú)機材料。這項技術(shù)最初是作為一種涂覆手段開(kāi)發(fā)的,但目前不僅應用于耐熱材料的涂覆,還應用于高純度金屬的精煉、粉末合成、半導體膜等,這是一個(gè)頗具特色的技術(shù)領(lǐng)域。
CVD管式爐技術(shù)特點(diǎn)是:⑴可在低溫下合成高熔點(diǎn)材料;⑵沉淀物質(zhì)的形式有單晶、多晶、晶須、粉末、薄膜等;⑶它不僅可以涂覆在基材上,也可以涂覆在粉末表面上。特別是在低溫下,它可以合成高熔點(diǎn)的材料,為節能做出了貢獻。作為一項新技術(shù),它具有巨大的前景。 例如,a-Al2O3和SiC可以在約1000℃下合成,并朝著(zhù)較低的溫度發(fā)展。
CVD工藝可分為兩種:一種是使金屬鹵化物與含碳、氮、硼等的化合物在氣相中發(fā)生反應;另一種是使加熱基材表面的原料氣體進(jìn)行熱分解。
CVD裝置由氣化部分、載氣精制部分、反應部分和廢氣處理部分組成。目前,正在開(kāi)發(fā)用于大規模生產(chǎn)的新設備。
CVD在多組分系統的氣相中進(jìn)行,包括原料氣、反應產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣、載氣等。因此,當涂覆時(shí),在加熱的基材和流體之間的邊界上形成擴散層。該層的存在對涂層的密度有很大影響。圖2顯示了該擴散層的示意圖。這樣,雖然存在許多化學(xué)分子形成的擴散層,但其沉淀過(guò)程是復雜的。在粉末合成過(guò)程中,控制核的形成和生長(cháng)是該過(guò)程的關(guān)鍵。
作為一種新的CVD技術(shù),有以下幾種:
?。?) 具有流動(dòng)層的CVD;
?、屏骰?;
?、菬峤馍淞?;
?。?) 等離子CVD;
?。?) 真空CVD等。
CVD管式爐的特點(diǎn)
沉積溫度低,膜組成易于控制,膜厚度與沉積時(shí)間成正比,均勻性、重復性和臺階覆蓋率良好。
CVD制備的必要條件
1) 在沉積溫度下,反應物具有足夠的蒸汽壓力,并且可以以適當的速度引入反應室;
2) 除形成固體膜材料外,反應產(chǎn)物必須是揮發(fā)性的;
3) 沉積的膜和基底材料必須具有足夠低的蒸汽壓。