薄膜物理课件(1)薄膜的化学气相沉积法.ppt

第四章　薄膜的化学气相沉积 薄膜的化学气相沉积 薄膜的化学气相沉积 薄膜的化学气相沉积 第一节　化学气相沉积的基本原理 化学气相沉积的基本原理 化学气相沉积的基本原理 化学气相沉积的基本原理 化学气相沉积的基本原理 化学气相沉积的基本原理 化学气相沉积法的基本原理 化学气相沉积法的基本原理 化学气相沉积法的基本原理 化学气相沉积法的基本原理 化学气相沉积法的基本原理 化学气相沉积法的基本原理 化学气相沉积法的基本原理 化学气相沉积法的基本原理 化学气相沉积法的基本原理 化学气相沉积法的基本原理 化学气相沉积法的基本原理 化学气相沉积法的基本原理 化学气相沉积法的基本原理 第二节 化学气相沉积的分类及特点 化学气相沉积的分类及特点 化学气相沉积的分类及特点 第三节 化学气相沉积过程的热力学 热力学的理论可以使我们预测某个CVD反应是否可能发生 化学气相沉积过程的热力学 　一、化学反应自由能的变化 化学气相沉积过程的热力学 化学气相沉积过程的热力学 化学气相沉积过程的热力学 化学气相沉积过程的热力学 化学气相沉积过程的热力学 二、化学反应路线的选择 化学气相沉积过程的热力学 化学气相沉积过程的热力学 薄膜的化学气相沉积 薄膜的化学气相沉积 薄膜的化学气相沉积 薄膜的化学气相沉积 热力学分析具有一定的局限性： (1) 它不能预测反应进行的速度。有些可能进行的反应在实际上进行得太慢，可以认为它在事实上是不可能的 (2) 热力学分析的基础是化学平衡，但实际的过程总是偏离平衡条件的 如何生长单晶？ 只引入一个生长核心，同时抑制其他生长核心的形成 根据晶体的形核理论，要满足晶体的生长条件，就需要使 新相形成过程的自由能变化ΔG＜0 确保单晶的生长条件，就需要过程的ΔG在数值上要尽量 接近于零 若ΔG为负值但其绝对值很大的话，将会导致大量的新相 核心的生成，破坏所需的单晶生长条件，即其转变的产物 只能是多晶体 要生长Y2O3的单晶薄膜 2YCl3(g) + 3/2O2(g) = Y2O3(s) +3Cl2(g) 经计算1000K时的自由能为-248.7kJ/mol，反应的平衡常数 为K ≈ e30，即在标准状态下，向右进行的驱动力很大。因 而，不能被用来生长单晶 CO2(g) = CO(g) + 1/2O2(g) 反应的自由能变化为ΔG0为195.5kJ/mol 用YBr3代替YCl3情况会怎样呢？ 也不可能用来生长单晶 综合两式所得的反应为： 2YCl3(g) + 3CO2(g) = Y2O3(g) + 3CO(g) + 3Cl2(g) 反应的自由能变化为ΔG0为 337.9kJ/mol 也不可能用来生长单晶 2YBr3(g) + 3CO2(g) = Y2O3(g) + 3CO(g) + 3Br2(g) 用稳定性稍差的YBr3代替YCl3 三、化学反应平衡的计算 CVD is a relatively mature technique. The industrial exploitation of CVD could be traced back to a patent literature by de Lodyguine in 1893 who had deposited W onto carbon lamp filaments through the reduction of WCl6 by H2 Around this period, the CVD process was developed as an economically viable industrial process in the field of extraction and pyrometallurgy for the production of high purity refractory metals such as Ti, Ni, Zr and Ta. However, it is only in the past 40 years that a considerable in-depth understanding of the process and the increasing applications of CVD have been made CVD technology subsequently took on new dimensions with emphasis on the deposition aspects of the process. Such change of focus from extraction to deposition has made CVD an