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化学气相沉积技术与纳米结构制备 姓名：刘强 学号：5702105089 班级：材料055 (南昌大学材料科学与工程无机非金属专业) 概要:化学气相沉积(Chemical Vapour Deposition, CVD)法主要是利用含有薄膜元素的一两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到晶片表面上 关键字：化学气相沉积；纳米结构；制备 1.序言 化学气相沉积(Chemical Vapour Deposition, CVD)法主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的方法。其薄膜形成的基本过程包括气体扩散、反应气体在衬底表面的吸附、表面反应、成核和生长以及气体解吸、扩散挥发等步骤。CVD内的输运性质(包括热、质量及动量输运)、气流的性质(包括运动速度、压力分布、气体加热、激活方式等)、基板种类、表面状态、温度分布状态等都影响薄膜的组成、结构、形态与性能。利用该方法可以制备氧化物、氟化物、碳化物等纳米复合薄膜。该方法目前被广泛的应用于纳米薄膜材料的制备，主要用于制备半导体、氧化物、氮化物、碳化物纳米薄膜。 2. 化学气相沉积原理及特点 化学气相沉积是利用气态或蒸气态的物质在气相或气固界面上反应生成固态沉积物的技术。化学气相沉积的英文词原意是化学蒸气沉积(Chemical Vapor Deposion，CVD)。因为很多反应物质在通常条件下是液态或固态，经过汽化成蒸气再参与反应的。 CVD技术是原料气或蒸气通过气相反应沉积出固态物质，因此把CVD技术用于无机合成和材料制备时具有以下特点： 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. 化学气相沉积制备纳米结构简要示例 3.1 化学气相沉积法制备ZnO纳米结构薄膜及其SERS活性研究[1] 化学气相沉积(CVD)是合成各种形态ZnO的最有效的方法之一[2]. 目前认为这种方法主要经历了气固过程或气液固过程, 即蒸发源材料在升温过程中汽化, 蒸汽在特定的温度、压力和原子气氛条件下沉积到基底上, 得到了各种形貌的纳米粒子.有关ZnO纳米材料的光、电和磁等诸多性质研究已经被大量报道, 但是以ZnO纳米材料为基底的表面增强拉曼散射( SERS)性质的研究则很少. Wen等[3]研究了ZnO的SERS性质. SERS是一种超灵敏检测的方法. 一般用电磁场增强和化学增强两种机理解释增强现象. 电磁场增强的本质是光引发金属纳米粒子的表面等离子共振(SPR)得到局部增强的电磁场. 这种增强仅需要分子物理吸附在金属表面, 因此也称物理增强. 对于金属, SPR在可见和紫外区. 而对大多数半导体, SPR在远离514.5nm(实验所用的激发线)的红外区, 因此可以排除SPR增强的可能. 化学增强起源于化学吸附后的分子与基底间的电荷转移所增加的分子极性. 化学吸附可以用拉曼谱图的峰位和峰强的改变来确证. 从ZnO纳米结构薄膜上得到的探针分子的谱图进行观察, 分子信号是以化学吸附的方式增强的. 3.1.1 ZnO纳米结构薄膜的制备 Fig.1 A collection of nanostructures of ZnO synthesized 将等量的ZnO固体粉末和活性炭粉末(1～8g), 置于CVD管式炉中央作为挥发源. 在挥发源后(载气的下游)不同温度区间放置表面分散金纳米粒子的石英片作为沉积产物的基片(将2～310- 4 mol/L的金溶胶滴在2.5 cm ×2.5cm的石英片上自然晾干). 实验时控制管式炉内气压小于0.02标准大气压. 载气为氩气(或混入少量氧气) ,流速为400～600 sccm. 700～850℃, , 适当时间停止加热, 保持载气和压力, 降温到室温, 收集产品.如图1中的几种ZnO纳米结构。 3.1.2 探针分子的吸附 将得到的沉积片浸泡在10-3 mol/L的42巯基吡啶水溶液中10