化学气相沉积ChemicalVaporDeposition.pptVIP

二、化学气相沉积的工艺方法 三、压力 压力影响反应器内热量、质量及动量传输，因此会影响反应效率、膜质量及膜厚度的均匀性。在常压水平反应室内，气体流动状态可以认为是层流；而在负压立式反应室内，由于气体扩散增强，反应生成物废气能够尽量排出，可获得组织致密、质量好的涂层，更适合大批量生产。 由于传统的CVD沉积温度大约在800℃以上，所以必须选择合适的基体材料。 例如大部分钢就不合适， 这是由于它们会发生固态相变以及引起尺寸变化。 另外由于钢和镀层热膨胀系数的差别，冷却时在界面上产生相当大的切向应力会使结合破坏。 此外钢表面与反应室气体的反应，可能会在界面形成不希望的相。如反应室气体一般为氢气和卤化物，沉积反应时产生的HCl会与表面反应产生有害化合物。 常用的基体包括： 各种难熔金属（钼常被采用）、 石英、 陶瓷、 硬质合金等， 它们在高温下不容易被反应气体侵蚀。 当沉积温度低于700℃时，也可以钢为基体，但对钢的表面必须进行保护，一般用电镀或化学镀的方法在表面沉积一薄层镍。 三、化学气相沉积的特点与应用 特点 （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。 （2）可以在常压或低真空状态下工作镀膜的绕射性好形状复杂的工件或工件中的深孔、细孔都能均匀镀膜。 （3）涂层和基体结合牢固，经过CVD 法处理后的工件用在十分恶劣的加工条件下，涂层也不会脱落。 （4）涂层致密而均匀，而且容易龙之它们的纯度、结构和晶粒度。 （5）设备简单，操作方便灵活性强。 三、化学气相沉积的特点与应用 该法最大的缺点是沉积温度高 一般在700---1100℃范围内 许多材料都经受 不了这样高的温度，使其用途受到很大的限制。 三、化学气相沉积的特点与应用 化学气相沉积层的优点是膜层致密，基体结合牢固，绕涂性好，膜层比较均匀，膜层质量比较稳定，易于实现大批量的生产，因此在许多领域得到了广泛的应用。 三、化学气相沉积的特点与应用 1 CVD技术在材料制备中的应用 ①制备晶体或晶体薄膜； CVD法能极大改善晶体或晶体薄膜的性能，而且还能制备出其他方法无法制备的晶体。气体外延技术制备半导体层、金属单晶薄膜（如钨、钼、铂）、化合物单晶薄膜（如：Ni2O4、Y3FeO12、CoFe2O4等）。 ② 晶须制备 CVD 法广泛采用金属卤化物的氢还原。不仅可以制备金属晶须，还可以制备化合物晶须，如Al2O3、SiC和TiC晶须等。 此外，利用CVD技术在碳纤维表面进行“晶须化”处理，沉积碳化硅纤维，大大提高碳纤维的粘结强度。 三、化学气相沉积的特点与应用 ③CVD制备多晶材料膜和非晶材料膜 半导体工业中用作 绝缘介质隔离层的多晶硅沉积层，以及属于多晶陶瓷的超导材料Nb3Sn等大多都是CVD法制备。 ④纳米粉末制备 应用等离子CVD法、激光CVD发或热激活CVD技术制备高熔点化合物纳米粉末。 三、化学气相沉积的特点与应用 2、 CVD在切削方面的应用 用CVD法在刀具上涂覆高耐磨性的碳化物、氮化物等涂层，能有效的控制在车、铣和钻的过程中出现的磨损。 化学气相沉积层降低刀具磨损的主要原因为：在切削开始时，切削与基体的直接接触减小，这样刀具和工件之间的扩散过程降低，因此降低了月牙形磨损。与基体材料相比，沉积层的导热性更小，使更多的热保留在切削和工件中，这样降低了磨损效应，使寿命得到提高，明显降低了成本，在切削加工材料时能获得最好的效果。 三、化学气相沉积的特点与应用 3、在模具方面的应用 金属材料在成形时，会产生高的机械应力和物理应力，采用CVD法得到的涂层作为表面保护层，显著地降低了所产生的磨损，因为它具有下列性能： 1)与基体材料的结合力好，因此在成形时能转移所产生的高摩擦——剪切力。 2)有足够的弹性，模具发生少的弹性变形时，不会出现裂纹和剥落现象。 3)具有好的润滑性能，它能降低模具的磨损并能改善成形工件的表面质量。 4)具有高硬度，它能降低磨粒磨损。 目前，CVD已应用于凹模、凸模、拉模环、扩孔芯棒、卷边模和深孔模中，与未沉积的模具相比，沉积TiN层模具寿命可提高几倍甚至几十倍。 三、化学气相沉积的特点与应用 4．在耐蚀涂层方面的应用 SiC、SiN4、MoSi2等硅系化合物是最重要的耐高温氧化覆层，这些覆层在表面上生成致密的SiO2薄膜，起着阻止氧化的作用，在1400～1600℃温度下能耐氧化。 Mo和W的CVD涂层亦具有优异的耐高温腐蚀性。因此，可应用于涡轮叶片、火箭发动机喷嘴、煤炭液化和气