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化学气相沉积技术的应用与研究进展 摘要：本文主要围绕化学气相沉积（cvd）技术进行展开，结合其基本原理与特点，对一些CVD技术进行介绍。同时也对其应用方向进行一定介绍。 关键词：cvd；材料制备；应用 引言 化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)技术是近几十年发展起来的主要应用于无机新材料制备的一种技术。[]CVD是一种以气体为反应物(前驱体),通过气相化学反应在固态物质(衬底)表面生成固态物质沉积的技术。它可以利用气相间的反应, 在不改变基体材料的成分和不削弱基体材料的强度条件下,赋予材料表面一些特殊的性能。 本文论述了化学气相沉积技术的基本原理、特点和必威体育精装版发展起来的具有广泛应用前景的几种新技术, 同时分析了化学气相沉积技术的发展趋势, 并展望其应用前景。 1 CVD原理 化学气相沉积( CVD, Chemical Vapor Deposition) 是把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室, 在衬底表面发生化学反应, 并把固体产物沉积到表面生成薄膜的过程。 图1 CVD法示意图 CVD的化学反应主要可分两种:一是通过一种或几种气体之间的反应来产生沉积，如超纯多晶硅的制备、纳米材料（二氧化钛）的制备等；另一种是通过气相中的一个组分与固态基体（有称衬底）表面之间的反应来沉积形成一层薄膜，如集成电路、碳化硅器皿和金刚石膜部件的制备等。 它包括 4 个主要阶段: ① 反应气体向材料表面扩散; ② 反应气体吸附于材料的表面; ③ 在材料表面发生化学反应; ④ 气态副产物脱离材料表面。 在 CVD 中运用适宜的反应方式, 选择相应的温度、气体组成、浓度、压力等参数就能得到具有特定性质的薄膜。但是薄膜的组成、结构与性能还会受到 CVD 内的输送性质( 包括热、质量及动量输送) 、气流 的性质( 包括运动速度、压力分布、气体加热等) 、基板种类、表面状态、温度分布状态等因素的影响。[][][] 2 CVD技术特点 ① 在中温或高温下，通过气态的初始化合物之间的气相化学反应而形成固体物质沉积在基体上。 ② 可以在常压或者真空条件下(负压“进行沉积、通常真空沉积膜层质量较好)。 ③采用等离子和激光辅助技术可以显著地促进化学反应，使沉积可在较低的温度下进行。 ④涂层的化学成分可以随气相组成的改变而变化，从而获得梯度沉积物或者得到混合镀层。 ⑤可以控制涂层的密度和涂层纯度。 ⑥绕镀件好。可在复杂形状的基体上以及颗粒材料上镀膜。适合涂覆各种复杂形状的工件。由于它的绕镀性能好，所以可涂覆带有槽、沟、孔，甚至是盲孔的工件。 ⑦沉积层通常具有柱状晶体结构，不耐弯曲，但可通过各种技术对化学反应进行气相扰动，以改善其结构。 ⑧可以通过各种反应形成多种金属、合金、陶瓷和化合物涂层。[][][][] 3 几种新型化学气相沉积技术 3.1 等离子体增强化学气相沉积（PECVD） 等离子体是在低真空条件下，利用直流电压、交流电压、射频、微波或电子回旋共振等方法实现气体辉光放电在沉积反应器中形成的。由于等离子体中正离子、电子和中性反应分子相互碰撞，可以大大降低沉积温度。如氮化硅的沉积，在等离子体增强反应的情况下，反应温度由通常的1100K 降到600K。这样就可以拓宽CVD 技术的应用范围。[][] 3.2激光化学气相沉积(LCVD) LCVD 是利用激光来做为热源，通过激光激活而增强CVD 的一种技术。它类PECVD 技术，但两者之间有重要差别。在等离子体中，电子的能量分布比激光发射的光子的能量分布要宽得多。另外，普通CVD 和PECVD 是热驱动的,通常会使大体积内的反应物预热，能耗很大，还容易导致沉积物受到加热表面的污染。而LCVD 技术是在局部体积内进行，所以减少了能耗和污染问题。如金属钨的沉积，通常这一反应是在300℃左右的衬底表面，而采用激光束平 行于衬底表面，激光束与衬底表面的距离约 1mm，结果处于室温的衬底表面就能沉积出一层光亮的钨膜。 图2 LCVD法示意图 LCVD 技术也应用于包括激光光刻、大规模集成电路掩膜的修正、激光蒸发—沉积以及金属化。[][] 3.3 金属有机化合物化学气相沉积技术(MOCVD) MOCVD 是一种利用低温下易分解和挥发的金属有机化合物作为物质源进行化学气相沉积的方法, 主要用于化合物半导体气相生长方面。与传统的 CVD 相比, MOCVD 的沉积温度相对较低, 能沉积超薄层甚至原子层的特殊结构表面,可在不同的基底表面沉积不同的薄膜。因此, 对于那些不能承受常规 CVD 高温, 而要求采用中低温度的基体( 如钢一类的基体) 有很高的应用价值。 图3 MOCVD法示意图 此外, 用 MOCVD 技术生长