第三章_第一、二节经典合成方法(2014.03.09).ppt

第三章 经典合成方法 3.1化学气相沉积 3.2高温合成 3.3低温合成 3.4高压合成 3.5低压合成 3.6水热和溶剂热合成 3.1 化学气相沉积Chemical Vapor Deposition (简称CVD) 高压化学气相沉积 High pressure chemical vapor deposition （HP-CVD） 低压化学气相沉积 Low pressure chemical vapor deposition （LP-CVD） 等离子化学气相沉积 Plasma chemical vapor deposition（P-CVD） 激光化学气相沉积 Laser chemical vapor deposition（L-CVD） 金属有机化学气相沉积 Metal organic chemical vapor deposition（MO-CVD） 高温化学气相沉积 High temperature chemical vapor deposition（HT-CVD） 低温化学气相沉积 Low temperature chemical vapor deposition（LT-CVD） CVD 基本要求 CVD 特点 CVD的缺点: (1)反应温度较高，沉积速率较低难以局部沉 积； (2)参与沉积反应的气源和反应后的余气都有一 定的毒性； (3)镀层很薄，已镀金属不能再进行磨削加工。 CVD 技术应用于材料制备 CVD 技术应用于贵金属制备 CVD 技术应用于制膜技术 CVD 技术应用于涂层技术 其他领域的应用 CVD 装置 CVD样品 关键：反应源物质和热解温度 例如：氢化物、羰基化合物、有机金属化合物 SiH4(g) Si(s)+2H2(g) (800oC) Ni(CO)4(g) Ni(s)+4CO(g) (140~240oC) Ga(CH3)3+AsH3 GaAs+3CH4 (630~675oC) 例如：石英光纤预制棒的生产 在通信光纤制备过程中，重要内容之一是光纤预制棒的制备，预制棒是光纤的原料，对光纤的性能、质量起着至关重要的作用，是光纤生产的核心技术。 光纤预制棒是光缆生产的最“源头”项目，目前国内光缆生产厂家约200家，大部分靠买进口光纤或光纤预制棒来生产光缆。为了满足我国光纤、光缆生产厂家对光纤预制棒的需求，更好地促进通信事业的发展，国家将大力支持常规光纤预制棒企业，发展和促进设备国产化，特别是相关的配套设备的研发，形成光纤预制棒制造设备的产业链，迅速提高我国光纤预制棒生产能力。 目前,光纤芯预制棒制备技术四种工艺分别为: 管外沉积法（OVPO） 改进汽相沉积法也叫管内沉积法（MCVD） 轴向沉积法（VAD） 等离子体激活化学汽相沉积发法（PCVD） 光纤芯棒的光学特性主要取决于芯棒制造技术，而光纤预制棒的成本取决于外包层技术。 把所需要的沉积物质作为反应源物质，用适当的气体介质与之反应，形成一种气态化合物，这种气态化合物借助载气输送到与源区温度不同的沉积区，再发生可逆反应，使反应源物质重新沉积出来。 2HgS(s) 2Hg(g) + S2(g) 2ZnS(s) + 2I2(g) 2ZnI2(g) + S2(g) (通常T2 T1) 3.2 高温合成（High temperature synthesis） 3.2.2高温反应类型 高温下的固相合成反应 高温下的固－气合成反应 高温下的化学转移反应 高温下的熔炼和合金制备 高温下的相变合成 等离子体激光、聚焦等作用下的超高温合成 高温下的单晶生长和区域熔融提纯 3.2.3 高温固相反应 应用：各类复合氧化物、含氧酸盐类、二元或多元金属陶瓷化合物（碳、硼、硅、磷、硫族等化合物）等都是通过高温下反应物固相间的直接合成而得到的。 MgO(s)+AI2O3 (s) → MgAI2O4 (s) 固相反应的机制和特点 第一步：ＭgAl2O4晶核生长 在晶粒界面上或界面临近的反应物晶格中生成MgAl2O4晶核，这一步相当困难，高温下有利于晶核的生成。 第二步：晶体生长 在晶体生长过程中，决定此反应的速控步骤是晶格中Mg2+和Al3+ 的扩散，而升高温度有利于晶格中离子的扩散，因而明显有利于促进合成反应的进行。 MgO(s) +Al2O3(s)　 MgAl2O4(s) 影响固相反应速率的主要因素： 1）反应物固体的表面积