第五章气相沉积技术.ppt

超电导技术 化学气相沉积技术生产的Nb3Sn超导材料是目前绕制高场强小型磁体的最优良材料。 化学气相沉积法生产出来的其它金属间化合物超导材料还有Nb3Ge、V3Ga和Nb3Ga等，其中Nb3Ge的临界温度已高达22.5K。 光纤通信 通信用的光导纤维是用化学气相沉积技术制得的石英玻璃棒经烧结拉制而成的， 其具体工序是：首先用化学气相沉积技术制得石英玻璃预制棒，烧结拉制成几千米的细丝(一般100?500?m)，再立即涂上一层适当厚度(5?20?m)的树脂加固，然后再进行二次涂覆。其中关键步骤是制备石英预制棒，利用高纯四氯化硅和氧气可以很方便地沉积出高纯石英玻璃。在气相沉积过程中，加入Ge、P、B等元素的气态混合物，以便形成特定折射率分布的掺杂层。 化学气相沉积的应用领域 复合材料制备 微电子学工艺 半导体光电技术 太阳能利用 光纤通信 超电导技术 保护涂层 保护涂层 ? 耐磨涂层 耐磨涂层一般包括难熔的硼化物、碳化物、氮化物和氧化物。 按照这些材料的化学键可以对它们进行分类：金属键(硼化物、碳化物、过渡金属的氮化物)，共价键(金刚石、硼化物、碳化物和铝、硅、硼的氧化物)，离子键(铝、鈹、钛、锆的氧化物)。除了涂层的重要特性外，还必须考虑基体和界面的性能。重要的性能包括涂层的结合强度，界面的扩散和热损失，基体的硬度、强度和韧性。涂层以及涂层-基体复合体在涉及到摩擦和冲击的应用中，断裂韧性是一项重要的性能。晶粒尺寸、化学比以及涂层的均匀性也很重要，因为这些性能极大地影响涂层的磨损性能。 在耐磨涂层中，用于切削刀具的占主要地位。 化学气相沉积还被用来在枪筒内壁涂覆耐磨层。 保护涂层 ? 摩擦学涂层 制取摩擦学涂层常用的技术包括各种化学气相沉积方法、火焰喷涂和等离子喷涂技术。 在摩擦学应用中沉积涂层的目的，通常是降低相互接触的滑动面或转动面之间的摩擦系数，从而减少由于粘着、摩擦或其它原因所引起的磨损。在这些应用中，常采用的涂层包括难熔化合物，如碳化物、氮化物以及过渡金属的硼化物。 ? 高温涂层 对于在高温应用的涂层，主要是要求热稳定性。具有低的蒸气压、高的分解温度的难熔金属及化合物，一般是适宜高温应用的，当然还应考虑其使用环境。许多难熔金属和陶瓷可以在惰性气氛或真空中使用。对于涉及到环境气氛或反应性气氛的应用来说，还必须考虑氧化和化学稳定性。 在CVD技术的应用中，所采用的典型涂层包括碳化硅、氮化硅、氧化铝以及各种难熔金属硅化物。其中SiC除了具有高温耐摩擦性和化学稳定性外，还有高的硬度、强度。SiC的高温性能取决于它的纯度及微观结构。 越王勾践剑 越王勾践剑，属青铜剑，制作极其精美。剑长55.7厘米，柄长8.4厘米，剑宽 4.6厘米，剑首外翻卷成圆箍形，内铸有间隔只有0.2毫米的11道同心圆，剑身上布满了规则的黑色菱形暗格花纹，剑格正面镶有蓝色玻璃，背面镶有绿松石。靠近剑格的地方有两行鸟篆铭文，共8个字———“越王鸠潜（一说鸠浅，是勾践的通假），自乍（作）用剑”。 * * 定义：在真空条件下，用物理方法产生分子、原子、或离子，然后沉积成膜的技术。 (4) 其它气态络合物和复合物 羰基化合物和羰基氯化物多用于贵金属(铂族)和其它过渡金属的沉积。例如： 600?C Pt(CO)2Cl2 ?? Pt + 2CO? + Cl2? 140?240?C Ni(CO)4 ?? Ni + 4CO? 单氨络合物已用于热解制备氮化物，例如： 800?1000?C AlCl3?NH3 ?? AlN + 3HCl? 热分解反应 化学合成反应 化学气相沉积的反应 两种或多种气态反应物在一个热基体上相互反应。 例：用氢气还原卤化物来沉积各种金属和半导体， 选用合适的氢化物、卤化物或金属有机化合物沉积绝缘膜。 制备多晶态和非晶态的沉积层，如二氧化硅、氧化铝、氮化硅、 硼硅玻璃及各种金属氧化物、氮化物和其它元素之间的化合物等。 其代表性的反应体系有： 325?475?C SiH4 + 2O2 ?? SiO2 + 2H2O? 1200?C SiCl4 + 2H2 ?? Si + 4HCl? 450?C Al2(CH3)6 + 12O2 ?? Al2O