化學(xué)氣相沉積的原理及特點(diǎn)

化學(xué)氣相沉積是一種化工技術(shù)，該技術(shù)主要是利用含有薄膜元素的一種或幾種氣相化合物或單質(zhì)、在襯底表面上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成薄膜的方法?；瘜W(xué)氣相淀積是近幾十年發(fā)展起來(lái)的制備無(wú)機(jī)材料的新技術(shù)。化學(xué)氣相淀積法已經(jīng)廣泛用于提純物質(zhì)、研制新晶體、淀積各種單晶、多晶或玻璃態(tài)無(wú)機(jī)薄膜材料。這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間化合物，而且它們的物理功能可以通過(guò)氣相摻雜的淀積過(guò)程精確控制?；瘜W(xué)氣相淀積已成為無(wú)機(jī)合成化學(xué)的一個(gè)新領(lǐng)域。

現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)需要使用大量功能各異的無(wú)機(jī)新材料，這些功能材料必須是高純的，或者是在高純材料中有意地?fù)饺肽撤N雜質(zhì)形成的摻雜材料。但是，我們過(guò)去所熟悉的許多制備方法如高溫熔煉、水溶液中沉淀和結(jié)晶等往往難以滿足這些要求，也難以保證得到高純度的產(chǎn)品。因此，無(wú)機(jī)新材料的合成就成為現(xiàn)代材料科學(xué)中的主要課題。

化學(xué)氣相沉積技術(shù)是應(yīng)用氣態(tài)物質(zhì)在固體上產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)和傳輸反應(yīng)等并產(chǎn)生固態(tài)沉積物的一種工藝，它大致包含三步：(1)形成揮發(fā)性物質(zhì) ;(2)把上述物質(zhì)轉(zhuǎn)移至沉積區(qū)域 ;(3)在固體上產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生固態(tài)物質(zhì) 。最基本的化學(xué)氣相沉積反應(yīng)包括熱分解反應(yīng)、化學(xué)合成反應(yīng)以及化學(xué)傳輸反應(yīng)等集中。

1)在中溫或高溫下，通過(guò)氣態(tài)的初始化合物之間的氣相化學(xué)反應(yīng)而形成固體物質(zhì)沉積在基體上。

2)可以在常壓或者真空條件下(負(fù)壓“進(jìn)行沉積、通常真空沉積膜層質(zhì)量較好)。

3)采用等離子和激光輔助技術(shù)可以顯著地促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，使沉積可在較低的溫度下進(jìn)行。

4)涂層的化學(xué)成分可以隨氣相組成的改變而變化，從而獲得梯度沉積物或者得到混合鍍層。

5)可以控制涂層的密度和涂層純度。

6)繞鍍件好。可在復(fù)雜形狀的基體上以及顆粒材料上鍍膜。適合涂覆各種復(fù)雜形狀的工件。由于它的繞鍍性能好，所以可涂覆帶有槽、溝、孔，甚至是盲孔的工件。

7)沉積層通常具有柱狀晶體結(jié)構(gòu)，不耐彎曲，但可通過(guò)各種技術(shù)對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行氣相擾動(dòng)，以改善其結(jié)構(gòu)。

8)可以通過(guò)各種反應(yīng)形成多種金屬、合金、陶瓷和化合物涂層