2022年化学气相沉积技术的应用与发展.docx
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1、精品学习资源化学气相沉积技术的应用与进展一、化学气相沉积技术的进呈现状精细化工是当今化学工业中最具活力的新兴领域之一,是新材料的重要组成部分,现代科学和技术需要使用大量功能各异的无机新材料,这些功能材料必需是高纯的,或者是在高纯度材料中有意地掺人某种杂质形成的掺杂材料;但是,我们过去所熟识的很多制备方法如高温熔炼、水溶液中沉淀和结晶等往往难以满意这些要 求,也难以保证得到高纯度的产品;因此,无机新材料的合成就成为现代材料科学中的主要课题;化学气相沉积技术 Chemical vapor deposition,简称 CVD 是近几十年进展起来的制备无机材料的新技术;化学气相沉积法已经广泛用于提纯物
2、质、研制新晶体、沉积各种单晶、多晶或玻璃态无机薄膜材料;这些材料可以是氧化物、硫化物、氮化物、碳化物,也可以是二元或多元的元素间化合物,而且它们的物理功能可以通过气相掺杂的沉积过程精确掌握;目前,用CVD 技术所制备的材料不仅应用于宇航工业上的特别复合材料、原子反应堆材料、刀具材 料、耐热耐磨耐腐蚀及生物医用材料等领域,而且仍被应用于制备与合成各种粉体料、新晶体材料、陶瓷纤维及金刚石薄膜等;二、化学气相沉积技术的工作原理化学气相沉积是指利用气体原料在气相中通过化学反应形成基 本粒子并经过成核、生长两个阶段合成薄膜、粒子、晶须或晶体等 固体材料的工艺过程;它包括5 个主要阶段:反应气体向材料表面
3、欢迎下载精品学习资源扩散;反应气体吸附于材料的表面;在材料表面发生化学反应;生成物从材料的表面脱附; 5产物脱离材料表面;目前 CVD 技术的工业应用有两种不同的沉积反应类型即热分解反应和化学合成反应;它们的共同点是:基体温度应高于气体混合物;在工件达处处理温度之前气体混合物不能被加热到分解温度以防止在气相中进行反应;三、化学气相沉积技术的特点化学气相沉积法之所以得以快速进展,是和它本身的特点分不 开的,与其他沉积方法相比,CVD 技术除了具有设备简洁、操作保护便利、敏捷性强的优点外,仍具有以下优势:(1) 沉积物众多,它可以沉积金属、碳化物、氮化物、氧化物和硼化物等,这是其他方法无法做到的;
4、(2) 能匀称涂覆几何外形复杂的零件,这是由于化学气相沉积过程有高度的分散性;(3) 涂层和基体结合坚固;(4) 镀层的化学成分可以转变 , 从而获得梯度沉积物或者得到混合镀层;(5) 可以掌握镀层的密度和纯度;(6) 设备简洁,操作便利;随着工业生产要求的不断提高, CVD 的工艺及设备得到不断改进,但是在实际生产过程中 CVD 技术也仍存在一些缺陷:(1) 反应温度较高,沉积速率较低,难以局部沉积;欢迎下载精品学习资源(2) 参加沉积反应的气源和反应后的余气都有肯定的毒性; 3镀层很薄,已镀金属不能再磨削加工,如何防止热处理畸变是一个很大的难题,这也限制了 CVD 法在钢铁材料上的应用 ,
5、 而多用于硬质合金;四、化学气相沉积技术的应用1、制备超细陶瓷材料超细粉表面积大 , 烧结温度降低,可以使其成为一种有效的烧结添加剂;如氮化铝是一种特别重要的高导热陶瓷,做成集成元件的 基板取代现有的基板材料,可以提高导热率,从而可以解决当集成 元件的集成度提高时所带来的热难以快速散发出去的问题;但是, 氮化铝的稠密烧结特别困难,需靠添加氧化物烧结剂来使氮化铝稠 密烧结,大量添加氧化物会使氮化铝中其次相增多,反而降低整体 的导热率;添加 5%10%的氮化铝超细粉,一方面可以利用烧结驱动力大的特点促进氮化铝烧结,另一方面也可以削减其次相,对提 高氮化铝的导热率有较好的成效;除此之外;像碳化钨,碳
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