CVD 技术

1. CVD基本原理

CVD(Chemical Vapor Deposition)最早被用于沉积涂层和薄膜。它的基本原理为混和气体在较高的温度下发生化学反应 ,在基体表面

沉积形成涂层和薄膜。它一般由先驱体、反应室、气体处理装置和抽真空装置组成。按加热方式不同分为 HCVD(HeatedCVD)、

PACVD(Plasma- Asisted CVD)和LCVD(Laser CVD),应用这些技术 ,可制备零维到三维陶瓷材料。

2 . CVD的研究进展

传统 CVD包括冷壁 CVD(Cold- WallCVD)和热壁 CVD(Hot- Wall CVD),HWCVD的热源来自反应室外部 ,一般采用电阻丝、硅碳棒 (管

)、硅钼棒和石墨等发热体 ,而 CWCVD采用感应加热或将电流直接通过基体使之升温 ,相应地 HWCVD的壁温度高于 CWCVD的壁温度。传

统 CVD的反应温度一般在 90 0～ 2 0 0 0℃左右 ,若使反应温度低于 90 0℃ ,一般借助于金属有机物 CVD(MOCVD)、等离子辅助

CVD(PACVD)和激光 CVD(LCVD)。MOCVD的反应温度为50 0～ 850℃左右 ,PACVD和 LCVD的反应温度一般在 50 0℃以下。PACVD又包

括热等离子 CVD和冷等离子 CVD,在热等离子体如大气压下电弧放电中 ,电子、离子和中性分子处于局部热力学平衡状态 ;在冷等离子

体如低压辉光放电中 ,电子、离子较中性分子有更高的能量 ,这些高能等离子体激活了化学反应 ,使之在较低温度下进行。L CVD可分

为热 (裂解 )L CVD和光化学 (光裂解 )L CVD。热 LCVD的基本原理为 :选择合适的激光波长 ,使之不被反应物吸收 ,而被基体吸热

,吸收处温度升高 ,化学反应进行并沉积出薄膜或涂层。其优点是能在需要的地点沉积出合乎要求的涂层 ,缺点是受沉积膜光学和热性

质的影响。如高折射率膜在吸收表面降低了基体对激光能的吸收 ,逐渐地基体温度和沉积速率降低 ,类似地 ,高传导膜沉积在基体上引

起温度断面宽化 ,也降低了沉积速率 ;光化学 LCVD则要求反应物对激光波长有较大的共同的吸收区 ,而基体不吸收激光的能量 ,反应

物吸收激光光子变成激活态 ,在向低能稳态转变过程中 ,分子分裂 ,产生反应基团 ,因此能在较低的温度下生成产物。PACVD和 L

CVD较传统 CVD有以下特点 :

〈1〉反应物受激光或等离子体激活 ,可在较低温度下生成产物。

〈2〉等离子体或激光加速了反应速率 ,提高了产率和反应物的利用率。

〈3〉应用范围更广泛