表面工程大作业

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1、期末考试大作业:调研报告内容：针对对某一种具体的表面强化技术（如：Ni-P化学镀），通过查阅相关的文献，对该项技术进行较全面和深入的分析和论述。具体应包括:该技术的原理、特点,国内外的发展状况,技术水平、实际应用状况、现存在的缺点以及将来的发展趋势等内容.·说明:参考文献5篇以上,其中一篇为外文;·文章最后加参考文献;手写或打印,A4纸，有统一的封面。北华航天工业学院《表面工程学》调研报告报告题目：关于CVD技术的简介及发展趋势的调研作者所在系部：材料工程系作者所在专业：材料成型及控制工程作者所在班级：B09811作者姓名：王世朋作者学号：20094081122完成时间：2012年11月1

2、8日CVD技术的简介及发展趋势摘要：简要论述了化学气相沉积(CVD)技术的工作原理、特点、国内外的发展状况、实际应用状况、现在存在的优缺点以及展望了该技术的发展趋势和应用前景。表面工程是一个既古老又新颖的学科，人们使用表面工程技术已有悠久的历史。追溯到几千年前，我国早在春秋战国时期就已经开始应用钢的淬火、铜器热镀锡、鎏金及油漆等古老技术。但是，表面工程的迅速发展还是从19世纪工业革命开始，20世纪80年代成为世界上10大关键技术，进入20世纪90年代发展势头出现工程研究的热潮，几乎涉及了工业的各个领域，表面工程技术仍是将是主导21世纪的关键技术之一。表面工程是经表面欲处理后，通过表面涂覆、

3、表面改性或表面复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的化学成分、组织结构、形态和应力状态等，以获得所需要表面性能的系统工程。它是近代技术与经典表面工艺相结合而繁衍、发展起来的，有着坚实的科学基础，具有明显的交叉、边缘学科的性质和极强的实用性。气相沉积技术是一种发展迅速、应用广泛的表面成膜技术，它不仅可以用来制备各种特殊力学性能（如超硬、高耐蚀、耐热和抗氧化等）的薄膜涂层，而且还可以用来制备各种功能薄膜材料和装饰薄膜涂层等。气相沉积技术可以分为物理气相沉积（PhysicalVaporDeposition,简称PVD）和化学气相沉积（ChemicalVaporDeposition,简称CVD）

4、。其中化学气相沉积应用最为广泛，技术发展及研究最为成熟[1]。一、CVD技术的基本原理化学气相沉积是通过化学反应的方式，利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术。简单来说就是：两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内,然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到基片表面上[2]。CVD和PVD相比，沉积过程要发生化学反应，是一个气象化学生长的过程。从气相中析出的固体的形态主要有下列几种：在固体表面上生成薄膜、晶须和晶粒，在气体中生成粒子。CVD是建立在化学反应基础上的，要制备特定性能材料首先要

5、选定一个合理的沉积反应。用于CVD技术的通常有如下所述五种反应类型。（1）热分解反应热分解反应是最简单的沉积反应，利用热分解反应沉积材料一般在简单的单温区炉中进行，其过程通常是首先在真空或惰性气氛下将衬底加热到一定温度，然后导入反应气态源物质使之发生热分解，最后在衬底上沉积出所需的固态材料。热分解发可应用于制备金属、半导体以及绝缘材料等。（2）氧化还原反应沉积一些元素的氢化物、有机烷基化合物常常是气态的或者是易于挥发的液体或固体，便于使用在CVD技术中。如果同时通入氧气，在反应器中发生氧化反应时就沉积出相应于该元素的氧化物薄膜。许多金属和半导体的卤化物是气体化合物或具有较高的蒸气压，很适合

6、作为化学气相沉积的原料，要得到相应的该元素薄膜就常常需采用氢还原的方法。氢还原法是制取高纯度金属膜的好方法，工艺温度较低，操作简单，因此有很大的实用价值。（3）化学合成反应沉积化学合成反应沉积是由两种或两种以上的反应原料气在沉积反应器中相互作用合成得到所需要的无机薄膜或其它材料形式的方法。这种方法是化学气相沉积中使用最普遍的一种方法。与热分解法比，化学合成反应沉积的应用更为广泛。因为可用于热分解沉积的化合物并不很多，而无机材料原则上都可以通过合适的反应合成得到。（4）化学输运反应沉积把所需要沉积的物质作为源物质，使之与适当的气体介质发生反应并形成一种气态化合物。这种气态化合物经化学迁移或物

7、理载带而输运到与源区温度不同的沉积区，再发生逆向反应生成源物质而沉积出来。这样的沉积过程称为化学输运反应沉积。其中的气体介质成为输运剂，所形成的气态化合物称为输运形式。这类反应中有一些物质本身在高温下会汽化分解然后在沉积反应器稍冷的地方反应沉积生成薄膜、晶体或粉末等形式的产物（5）等离子体增强的反应沉积在低真空条件下，利用直流电压（DC）、交流电压（AC）、射频（RF）、微波（MW）或电子回旋共振（ECR）等方法实现气体