材料制备技术3.1化学气相沉积法

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1、第三章经典合成方法7/19/202113.1化学气相沉积法（CVD）化学气相沉积法是利用气态或蒸汽态的物质在气相或气固界面上发生反应，生成固态沉积物的技术。对所用原料以及产物和反应类型的基本要求：（1）反应物在室温下最好是气态，或在不太高的温度下就有相当高的蒸气压，且易得到高纯品。（2）能够形成所需要的材料沉积层，反应副产物易挥发。（3）沉积装置简单，操作方便。7/19/202123.1化学气相沉积法（CVD）CVD技术在材料制备中的特点：（1）保形性即沉淀反应如在气固界面上发生时，沉淀物在原固态底

2、基物上包覆一层，不改变原固体底基物的形状。（2）可以得到单一的无机合成物质，并以此作为原材料，制备出更多的产品，如超纯多晶硅测量的指备。7/19/202133.1化学气相沉积法（CVD）（3）采用特殊基底材料，在沉积物达到一定厚度以后，很容易与基底分离，这就可得到各种形状的游离沉积物材料。如碳化硅器皿和金刚石薄膜部件。（4）可用于制备晶体或细粉状的物质，特殊的工艺条件下，可以生产纳米级的微细粉末7/19/20214反应气体输运气体组分的扩散表面吸附表面扩散表面化学反应副产物解离脱附通过化合物气体(一

3、般为挥发性的化合物)与其它气体进行化学反应生成固体薄膜7/19/202153.1化学气相沉积法（CVD）3.1.1热分解法热分解法一般在简单的单温区炉中进行，与真空或惰性气体气氛中加热衬底物到所需要的温度后，通入反应物气体，使之发生热分解，最后在衬底物上沉积出固体材料。热分解法已用于制备金属、半导体、绝缘体等各种材料。主要问题：反应源物质和热解温度的选择。7/19/202163.1化学气相沉积法（CVD）3.1.1热分解法原料为氢化物、有机烷氧基的元素化合物和贵金属的羰基化合物氢化物：7/19/20

4、2173.1化学气相沉积法（CVD）3.1.1热分解法金属有机化合物：7/19/202183.1化学气相沉积法（CVD）3.1.1热分解法氢化物和金属有机化合物体系：7/19/202193.1化学气相沉积法（CVD）3.1.1热分解法其它气态配合物和复合物：7/19/2021103.1化学气相沉积法（CVD）3.1.2化学合成法若化学沉积过程涉及两种或两种以上的气态化合物在同一热衬底上相互反应，这类反应为化学合成反应。7/19/2021113.1化学气相沉积法（CVD）3.1.2化学合成法同时通入气

5、态氢化物或有机烷基化物和氧气，在反应器中发生反应沉淀出相应的氧化物薄膜。7/19/2021123.1化学气相沉积法（CVD）3.1.2化学合成法许多卤化物也是气态或易挥发物质，要得到该元素薄膜则需采用氢气还原的方法。三氯硅烷的氢还原法是目前工业规模生产半导体及超纯硅（九个九）的基本方法7/19/2021133.1化学气相沉积法（CVD）3.1.2化学合成法化学气相沉积技术中其他类型的反应类型：7/19/2021143.1化学气相沉积法（CVD）3.1.2化学合成法光通信用石英光纤的制备：第一步：石英

6、玻璃预制棒；第二步：将预制棒拉制成纤维。石英光纤预制棒制备原理：7/19/2021153.1化学气相沉积法（CVD）3.1.2化学合成法常见制备石英光纤预制棒的工艺有以下四种：管内沉积法管外沉积法轴向沉积法等离子体激活化学气相沉积法在光纤制造中，重要的是不混入过渡金属杂质，不析晶无气泡，彻底消除水分7/19/202116MCVD(modifiedchemicalvapordeposition)法7/19/202117OVPO(outsidevapor-phaseoxidation)法制备石英预制棒7

7、/19/202118VAD（vapor-phaseaxialdeposition)法示意图：7/19/202119