CVD化学及薄膜工艺2040315.ppt

化学气相淀积与薄膜工艺Chemical Vapor Deposition Thin Film Technology 孟广耀 Tel:3603234 Fax:3607627 mgym@ustc.edu.cn 中国科学技术大学 材料科学与工程系 固体化学与无机膜研究所 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. CH.4. CVD淀积过程的热力学 化学气相淀积过程的热力学: 回答该CVD系统为什么能形成目标产物, 目标产物随淀积参数的变化关系 所谓热力学分析就是运用热化学平衡计算，估算淀积系统中与某特定组分的固相处于平衡的气态物种的分压值，用以预言淀积的程度和各种反应参数对淀积过程的影响。对于非动力学控制的过程，热力学分析可以定量描述淀积速率和淀积层组成，这有助于了解淀积机制和选择最佳条件。 4.1 一般考虑 4.1.1热力学分析的前提和步骤 4.1.2 热力学资料 4.1.3 固体的活度 4.2开管气流系统 4.3封管系统 4.4实验研究技术 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 在气态输运一章里，我们导出了质量输运控制的过程速率表达式。其中，源区和淀积区(j)各组分i的平衡分压值 的求算，是热力学分析的任务。封管过程的热力学处理，仍根据前述的假定（前提）。 封管系统往往用于半导体的气相生长或金属的精制。卤素，其中碘是常用的输运剂，所以我们以GaAsI2系统为例介绍这类体系处理的一般方法。 4.3 封管系统 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. GaAs- I2系统的热力学分析 GaAs-I2系统在650～700℃范围内主要气体分子是GaI、GaI3、I2、As4 (此处As2可以忽略)。按前述的假定(1)，源区和淀积区有如下化学平衡： （3.45） （3.46） Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. GaAsI2系统的热力学分析(续) 按假定(3)气相中镓和砷的总原子数相等 以上j＝1和2，共有6个方程，还需要2个方程才能对8个分压值求解。这两个方程，一个是按假定(4)，源区与淀积区的总压相等 另一是输运剂守恒方程，即封进反应管内的总摩尔数 等于所有含碘分子的积分 式中 为体积元： 为各含碘物种分压，它们是位置的函数 （3.47） Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. GaAsI2系统的热力学分析(续) 在前述各条假定之下 近似地等于 和 分别为1区和2区的体积。 以上8个方程联立可以解出8个未知分压值，代入式（2.54）就得到了GaAs的输运速率 （3.49） 注意式(2.54)为： Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. GaAs0-I2系统的热力学分析(续) 图3-3表示在衬底温度为650℃，源区温度为700℃时，封入的碘量与砷化镓输运速率的关系。输运速率随着封入的碘的浓度增加而减小，这是由于管内总压升高，扩散被遏制的缘故。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. GaAs- I2系统的热力学分析(续) 图3-4和图3-5分别表示源温在800℃和700