CVD法制备纳米材料用高温真空电阻炉的研制

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CVD法工业化生产纳米碳管的研究2

CVD法工业化生产纳米碳管的研究2

Vol 134No 14・14・化工新型材料N EW CH EMICAL MA TERIAL S 第34卷第4期2006年4月基金项目:武汉市重大项目纳米专项基金资助(20041003068)作者简介:余雪里,男,硕士研究生,主要从事碳纳米材料的研究。

CV D 法工业化生产纳米碳管的研究余雪里1 徐向菊1 梁 英1 许雪笙2 贾志杰1(1.华中师范大学纳米科技研究院,武汉430079;2.山西潞安集团聚氯乙烯项目筹备处,潞安046204)摘 要 以乙炔为原料气,用工业化生产炉代替小型实验研究炉批量制备出了纳米碳管,产量为150g/h 。

TEM 图和Raman 光谱结果表明,纳米碳管管径均匀分布在20~30nm 间,具有很高的石墨化程度。

同时,讨论了生产炉结构、工艺参数以及裂解温度、裂解时间和原料气流量对纳米碳管的影响。

关键词 纳米碳管,工业化,CVD 法Industrialization synthesis for carbon nanotube by CV D methodYu Xueli 1 Xu Xiangju 1 Liang Y ing 1 Xu Xueshen 2 Jia Zhijie 1(1.Instit ute of Nano 2science and Technology ,Hua Zhong Normal U niversity ,Wuhan ,430079;2.Office of PVC Item of L uan Combine ,L uan 046204)Abstract In this paper ,carbon nanotubes were synthesized by the industry f urnace instead of small study f ur 2nace using C 2H 2as raw material with high yield of 150g/h.TEM and Raman spectrum showed that The diameter of products is 20~30nm and carbon nanotubes have good quality .And a systemic discussion about the effect of tempera 2ture ,time ,flow rate of source gas and the technical parameters on the products was carried out.K ey w ords carbon nanotubes ,industrialization ,CVD method 纳米碳管自1991年被Iijima 发现以来,一直受到人们的广泛关注。

电子特气材料研发制造方案(二)

电子特气材料研发制造方案(二)

电子特气材料研发制造方案一、实施背景随着科技的飞速发展,电子特气材料在半导体、新能源、新材料等高科技产业中的需求日益增长。

电子特气材料的性能直接影响到电子设备的运行效率和使用寿命,因此,研发高质量、高性能的电子特气材料迫在眉睫。

在此背景下,我们提出了一套电子特气材料的研发制造方案。

二、工作原理本方案的工作原理主要基于物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)技术。

PVD技术是通过物理方法,将金属或非金属材料以原子或分子状态沉积在基材上,形成具有特定性能的材料。

CVD技术则是通过化学反应,将材料以分子状态沉积在基材上。

三、实施计划步骤1.研发目标明确:明确电子特气材料的性能指标,包括纯度、稳定性、导电性等。

2.基础研究:开展材料制备的基础研究,探索最佳的制备条件和工艺流程。

3.工艺开发:基于基础研究结果,开发出适合大规模生产的工艺流程。

4.样品制备:按照开发出的工艺流程,制备出样品。

5.性能测试:对样品的各项性能指标进行测试,验证是否满足预期目标。

6.优化与改进:根据性能测试结果,对工艺和材料进行优化和改进。

7.中试生产:在小规模生产线上进行中试生产,验证大规模生产的可行性和稳定性。

8.产业化推广:经过中试生产的验证后,将研发成果推广至大规模产业化生产。

四、适用范围本方案适用于半导体、新能源、新材料等高科技产业中的电子特气材料的研发与制造。

同时,对于其他需要高性能、高纯度气体材料的领域,如光学、航空航天等,也可借鉴本方案的经验和技术。

五、创新要点1.基于先进的PVD和CVD技术,实现电子特气材料的原子或分子级沉积,提高材料的质量和性能。

2.通过优化制备条件和工艺流程,降低生产成本,提高生产效率。

3.结合新材料科学和纳米科学技术,开发新型的电子特气材料,满足不断升级的科技需求。

4.建立完善的品质控制体系,确保产品的稳定性和一致性。

六、预期效果1.提高电子特气材料的性能和质量,满足高科技产业的需求。

cvd薄膜沉积设备真空腔体 制造工艺

cvd薄膜沉积设备真空腔体 制造工艺

CVD薄膜沉积设备真空腔体制造工艺一、概述CVD薄膜沉积设备是一种用于制备薄膜材料的重要设备,其核心部件之一就是真空腔体。

真空腔体的制造工艺直接关系到设备的性能和稳定性。

本文将就CVD薄膜沉积设备真空腔体制造工艺进行探讨。

二、真空腔体的材料选择1. 材料要求CVD薄膜沉积设备真空腔体在使用过程中需要具备良好的耐腐蚀性、良好的导热性以及良好的机械强度。

鉴于这些要求,目前常采用的材料有不锈钢、铜、铝等。

2. 材料的选择原则(1)耐腐蚀性:选择能够在高温、高真空、化学腐蚀性气体环境下保持稳定性的材料;(2)导热性:选择导热性能良好的材料,以便排除真空腔体内部产生的热量;(3)机械强度:选择机械性能良好、不易变形的材料。

三、真空腔体制造工艺1. 设计制造工艺流程(1)根据设备的使用环境、工作温度和压力等因素,确定真空腔体的外形和尺寸;(2)选择合适的材料,并对材料进行加工处理,如切割、锻造、焊接等;(3)对制造好的真空腔体进行表面处理,以提高耐腐蚀性;(4)进行气密性测试,确保真空腔体的密封性能符合要求;(5)根据实际情况进行必要的装配、调试和测试。

2. 制造工艺探讨(1)材料切割:首先根据设计要求对选定的材料进行切割,得到真空腔体的基本形状;(2)材料加工:对切割好的材料进行精细加工,如锻造、折弯、焊接等,得到最终的真空腔体形态;(3)表面处理:对制造好的真空腔体进行表面处理,如喷涂防腐蚀涂料、抛光等,以提高其耐腐蚀性;(4)气密性测试:对加工好的真空腔体进行气密性测试,确保其在高真空环境下的密封性能符合要求;(5)装配调试:完成制造好的真空腔体的装配、调试和测试,确保其完全符合设计要求。

四、真空腔体制造工艺的挑战与发展方向1. 挑战CVD薄膜沉积设备真空腔体制造工艺在加工精度、气密性、耐高温和耐腐蚀性等方面都面临着严峻挑战。

如何确保真空腔体的加工精度和气密性达到要求,是目前的研究热点之一。

2. 发展方向随着材料加工技术、表面处理技术的不断进步,未来CVD薄膜沉积设备真空腔体制造工艺有望实现更高的加工精度、更好的气密性和更优异的耐腐蚀性。

化学气相沉积法的原理和材料制备

化学气相沉积法的原理和材料制备

化学气相沉积法的原理和材料制备化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)是一种常用于材料制备的技术方法。

它利用气体化学反应,在高温下生成固态材料,并将其沉积在基底表面上形成薄膜或纳米结构。

CVD方法广泛应用于半导体、纳米材料、涂层等领域,并在电子、光学、能源等产业中发挥重要作用。

CVD的原理是利用气体在高温下分解反应,生成高纯度材料。

首先,将所需材料的前体化合物(一种或多种)以气体形式引入反应室。

然后,通过加热反应室使其达到适宜的温度,并在此温度下维持一定时间。

在高温下,前体分子会分解为活性物种(如原子、离子或自由基),这些活性物种与基底表面发生反应,生成所需材料的沉积物。

反应过程中,通常还会加入载气(如氢气)以稀释和传递反应物质。

CVD方法提供了一种有效的材料制备手段,其优势在于能够实现高纯度、均匀性好的材料生长,并且可以控制沉积速率和沉积形貌。

其适用范围广泛,不仅可以制备块体材料,也可以制备薄膜、纳米颗粒等纳米结构材料。

此外,CVD还可以在不同的温度下进行,因此能够适应多种材料的生长需求。

CVD方法主要分为热分解CVD、化学气相沉积CVD和物理气相沉积CVD等几种类型。

在热分解CVD中,通过加热气体源使之分解,产生所需材料的沉积物。

这种方法常用于制备碳纳米管、金属纳米线等纳米结构材料。

在化学气相沉积CVD中,主要利用气体的化学反应生成沉积物。

通过选用合适的前体化合物及反应条件,可以实现对材料成分和结构的控制。

物理气相沉积CVD则是通过物理过程实现材料的沉积,如物理吸附或辐射捕捉。

CVD方法可以制备多种材料,例如二氧化硅、氮化硅、氮化铝、碳化硅等。

其中,二氧化硅是一种广泛应用于微电子器件中的重要材料。

通过CVD方法可以在硅基底上沉积高纯度、均匀性好的二氧化硅薄膜,用于制备晶体管、电容器等器件。

同样,氮化硅和氮化铝等氮化物材料也可以通过CVD方法制备,用于制备高能效LED、功率器件等光电子器件。

碳化硅外延cvd法-概述说明以及解释

碳化硅外延cvd法-概述说明以及解释

碳化硅外延cvd法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述碳化硅外延化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition,CVD)是一种常用的制备高质量碳化硅薄膜的技术。

该方法通过在高温下将气态前驱体降解分解,使其原子重新组合并在基底表面形成固态薄膜。

碳化硅具有优异的热导性、尺寸稳定性和化学稳定性,在高温、高功率及特殊工况下具有广泛的应用前景。

本文将介绍碳化硅外延CVD法的原理、工艺和应用。

首先,将对CVD 法的基本原理进行阐述,包括分解反应机理、气相热化学反应和沉积动力学等方面。

其次,会详细介绍碳化硅外延CVD法在制备晶态碳化硅薄膜方面的应用,包括各种衬底材料的使用、反应温度和气氛的选择,以及前驱体选择等方面的优化。

最后,我们将对碳化硅外延CVD法的优势进行总结,并展望其在未来的发展前景。

通过本文的阐述,读者可以全面了解碳化硅外延CVD法的研究现状和应用前景,以及该技术在能源、光电子、半导体和化学等领域的潜在应用价值。

同时,本文还将提供一些可供参考的研究方向和问题,以促进碳化硅外延CVD法的进一步发展和应用。

1.2文章结构1.2 文章结构本文主要介绍了碳化硅外延CVD法的技术和应用。

具体内容包括以下几个方面:第二部分将详细介绍碳化硅外延技术。

首先会对碳化硅外延的基本概念进行解释,并介绍其在半导体工业中的重要性。

然后会介绍CVD法在碳化硅外延中的应用,包括其原理、工艺流程和实验设备等。

第三部分将对碳化硅外延CVD法的优势进行总结。

这一部分将重点探讨CVD法在碳化硅外延制备中的优点,如高晶体质量、可控性和制备效率等。

最后,第四部分将展望碳化硅外延CVD法在未来的发展前景。

这一部分将分析当前碳化硅外延CVD法存在的挑战和问题,并提出改进和发展思路,以期实现碳化硅外延技术的进一步发展和应用。

通过对碳化硅外延CVD法的全面介绍和分析,本文旨在为读者提供全面了解碳化硅外延CVD法的基础知识,以及认识和认识碳化硅外延技术在半导体工业中的应用前景。

碳纳米管的制备方法

碳纳米管的制备方法

碳纳米管的制备方法碳纳米管(Carbon Nanotubes, CNTs)是一种具有优异性能和广泛应用前景的纳米材料,具有极高的比表面积、优异的导电性和热导率,因此在材料科学、纳米技术、能源存储等领域有着重要的应用价值。

碳纳米管的制备方法多种多样,下面将介绍几种常见的制备方法。

1. 化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition, CVD)。

化学气相沉积法是目前制备碳纳米管最常用的方法之一。

在CVD过程中,碳源气体(如甲烷、乙烯等)与载气(如氢气、氨气等)在高温条件下通过催化剂(如铁、镍、钴等)的作用下发生化学反应,生成碳原子,最终在催化剂表面形成碳纳米管。

CVD方法制备的碳纳米管质量较高,但是需要高温和高真空条件,设备成本较高。

2. 弧放电法(Arc Discharge)。

弧放电法是一种较为简单的碳纳米管制备方法,通过在高温下将碳源(如石墨)和金属催化剂(如铁、钴、镍等)放电,产生高温等离子体,从而在合成碳纳米管。

弧放电法制备的碳纳米管质量较高,但是产率较低,且需要严格控制反应条件。

3. 化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition, CVD)。

化学气相沉积法是目前制备碳纳米管最常用的方法之一。

在CVD过程中,碳源气体(如甲烷、乙烯等)与载气(如氢气、氨气等)在高温条件下通过催化剂(如铁、镍、钴等)的作用下发生化学反应,生成碳原子,最终在催化剂表面形成碳纳米管。

CVD方法制备的碳纳米管质量较高,但是需要高温和高真空条件,设备成本较高。

4. 气相凝结法(Gas-phase Condensation)。

气相凝结法是一种通过在高温下将碳源气体(如甲烷、乙烯等)在惰性气体氛围中加热,然后通过快速冷却的方法制备碳纳米管。

在气相凝结法中,碳原子在高温下先形成团簇,然后在快速冷却的条件下形成碳纳米管。

这种方法制备的碳纳米管产率较高,但是质量相对较低。

5. 水热法(Hydrothermal Synthesis)。

化学气相沉积法制备SiC纳米线的研究进展

化学气相沉积法制备SiC纳米线的研究进展

化学气相沉积法制备SiC纳米线的研究进展摘要:SiC纳米线具有优良的物理、化学、电学和光学等性能在光电器件、光催化降解、能量存储和结构陶瓷等方面得到广泛应用。

其制备方法多种多样其中化学气相沉积法(CVD)制备SiC纳米线因具有工艺简单、组成可控和重复性好等优点而备受关注。

近年来在化学气相沉积法制备SiC纳米线以及调控其显微结构方面取得了较多成果。

采用Si粉、石墨粉和树脂粉等低成本原料以及流化床等先进设备,通过化学气相沉积法制备出线状、链珠状、竹节状、螺旋状以及核壳结构等不同尺度、形貌各异的SiC纳米线并且有的SiC纳米线具有优良的发光性能、场发射性能和吸波性能等,为制备新型结构和形貌的SiC纳米线及开发新功能性的SiC纳米器件提供了重要参考。

目前,未添加催化剂时利用气相沉积法制备的SiC纳米线虽然纯度较高但存在产物形貌、尺度和结晶方向等可控性差;制备温度较高和产率相对较低的问题。

而添加催化剂、熔盐以及氧化物辅助可明显降低SiC纳米线的制备温度提高反应速率以及产率但易在SiC 纳米线中引入杂质。

将来应在提高SiC纳米线的纯度、去除杂质方面开展深入研究;还应注重低成本、规模化制备SiC纳米线的研究采用相应措施调控SiC纳米线的显微结构以拓宽SiC纳米线的应用领域。

本文综述了目前国内外采用化学气相沉积制备SiC纳米线的方法分析总结了无催化剂、催化剂、熔盐以及氧化物辅助等各种制备方法的优缺点并对未来的研究进行展望,期望为SiC纳米线的低成本、规模化制备和应用提供理论依据。

引言:SiC纳米线因具有小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等而表现出独特的电、磁、光、热等物理和化学性质。

同时SiC纳米线还具有优异的力学性能、抗腐蚀性、耐热性以及耐高温氧化性等,使其在复合材料和陶瓷材料的强化增韧中起重要作用调以及吸收性能好,可有效改善材料的场发射性能、催化性能、电化学性能及微波吸收性能等l1。

多功能性的SiC纳米线成为极具广泛应用潜力的理想新型材料。

cvd管式炉作用

cvd管式炉作用

cvd管式炉作用CVD(化学气相沉积)管式炉作用及应用CVD管式炉(Chemical Vapor Deposition)是一种常见的热处理设备,广泛用于材料制备、薄膜沉积等领域。

本文将从 CVD管式炉的原理、工作过程、应用领域等方面进行探讨。

一、CVD管式炉的原理CVD管式炉利用化学气相反应,在高温和特定气氛条件下,将气体中的原子或分子沉积到固体衬底上,实现薄膜或纳米颗粒的制备。

其工作原理主要包括四个方面:1. 反应源:CVD管式炉内放置有原料,可以是固体、气体或液体形式,通过炉内加热使其升温。

2. 输运系统:通过气体输运管道将反应源中的原料输送至炉腔中。

3. 反应腔室:CVD管式炉内设置有反应腔室,通过调节内部温度和气氛来控制反应过程。

4. 底座和衬底:在炉腔内设置有适当的底座和衬底,用以支撑和保持物料的稳定。

二、CVD管式炉的工作过程CVD管式炉的工作过程主要包括以下几个步骤:1. 炉腔准备:清洁和烘干炉腔,确保内部无杂质和水分。

2. 反应条件设定:根据不同物料和薄膜要求,设定适当的温度、气氛和反应时间等参数。

3. 炉腔加热:启动加热系统,使炉腔温度逐渐升高至设定温度。

4. 材料供给:通过输送系统将原料输送至炉腔中,充分混合和反应。

5. 反应完成:根据设定的反应时间,将原料保持在炉腔内进行化学反应。

6. 冷却处理:关闭炉腔加热系统,让炉腔内温度缓慢冷却。

7. 取出样品:待炉腔内温度降至安全范围后,可以取出样品进行进一步处理或分析。

三、CVD管式炉的应用领域CVD管式炉在材料制备和薄膜沉积等领域具有广泛的应用。

以下是几个主要的应用领域:1. 薄膜制备:CVD管式炉可以用于薄膜沉积,包括金属薄膜、半导体薄膜、光学薄膜等。

通过控制反应条件和材料供给,可以获得具有特定性质和结构的薄膜材料。

2. 纳米材料制备:CVD管式炉可以制备纳米颗粒和纳米线等纳米材料。

通过调节反应条件和衬底材料,可以合成具有不同形貌和尺寸的纳米材料。

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1 设备的结构设计特点及组成
设备 的性 能最终 是 由组成设备 的各个 系统来实 现和 完成 的,所以分析设 备的构成 系统是 熟悉和使用某 台设
备 的先 决条件 。为北 京科技大学 开发 的这台高温真 空电 阻炉 主要 由真空 系统 、炉体 、加热 系统 、水冷 系统 、电 控 系统及不锈钢 支架组 成,如图 1 所示 。
L u ・hn , YN h n — n ,L u nwa g I ez ag X I Z o gr g I a- n o Q ( c ie dEet c e r f e ig nfro s e lReerhC ifntue Be ig1 0 8 , hn) Mahnr a lc i C me in — ru t s sac he stt, in 0 0 g C ia yn r o B j No e M a I i j
的在基体粉 料 中加上结 合剂烧结而 成的结合烧结 品或反 应烧结 品具 有 明显 的优点:首先烧 结品或反应烧 结品 因 其结合剂等所含的杂质将成为材料 制备 中棘手 的问题, 如 含杂质 较高及质地 不匀等 。另外母 材上涂上数 百微米厚
的薄 膜表面涂层后 也会 因涂层 与母 材的物性差 异而产生 诸多问题 。而 C VD法 由于不使用烧结 剂,制备 品整 体为 具有均一质地 的块状 材料 , 完全不会产生诸多牵连 问题 。 C VD法 以其特有 的优点在新材料 加工与制备 中得到广泛
Ab t a t sr c :Ac o d n es it u l c t n f r e h ia p ca i t n o n n maei l y C c r ig t t t c ai ai c n c l e il a i f a o t r VD t o ee u p n ,a e tp f ih tm- oh r q i f o ot s z o ab meh d t t q i e t w eo hg oh n y e p r tr a u m ss n ef r a ei e p o td h a rn o u e es u t r ,c a a tr t s n r v s efr a ei er lt ef ls f d e a ev c u r it c n c x l i .T e p t u e e u s e p e ir d c s t c e h r ce i i d p o e n c t a v ed a . h t r u sc a h t u nh e i i o
重视与应用,中科院物理所 的研究小组利用 C D 法 制备 V 出非常长的 、定向生长的高密度的离散分布 的碳纳米管阵 列,用这种方法制备 的碳纳米管的长度达到了 2~ 3m m,
图 1 真空纳米材料 C D 法制备设 备结 V
1 真空系统 . 1
C VD法 制备工艺 要求设 备具备 快速 的抽真 空系统
介绍 了该设备 的组成结构及其性 能特点 ,论证 了该 种电阻炉在相关领域 内的应用前景 。 关键词 :C VD法 ;真空 ;高温电阻炉 中图分类号 :T 2 .1 M9 46 文献标识码 :A 文章编号 :10 -6 92 0 )50 5 —2 2 13 (060 .0 30 0
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睾 热 备 加设
工加》3 2 年 5 业 热第5 0 第期 卷0 6
C D法制备纳米材料用高温真空电阻炉的研制 V
李学章 ,尹 中荣,李全 旺
( 京有色金属研究总院 北 机 电中心,北京 10 8 0 0 8)
摘要 :根据纳米材料 C D 法 制备工艺的特殊性对设备 的苛刻要求 ,自主设计开发 了一 台用 于纳米粉体制备用 的高 温真 空电阻炉 , V
和 良好 的真 空保 持性 能,为 此系统 主泵 采用 了 F .5 0 F10 涡轮分 子泵 ,前级配 2 1 X-5的机械 真空泵 ,因分 子泵具 有高 的压 缩 比,同时在 高压 强下具有 稳 定抽速 的特性从 而 使被抽 系统 获得 更高的 真空 度; 外使用 中不必 采用 此 冷 阱及挡 油措施 ,而 实现 系统 无 油蒸汽污 染 ,从而 获得 清 洁的高 真空环境 , 为气 体反 应提供一 个相 对理想 的环
v n igf t r . ac n uu e
Ke o d :C D meh d au m; iht ea r s tne u ae yw r s V to ;v cu hg mprt er i c r c e u es a fn
随着真空技 术在 各行各业 日益广泛应 用,人们 对实 现和保证 真空状态下工艺 的重复性 、可靠性及其 技术进 步不断提 出新的要求…。 作为利用气态的化学原材料在工 件表面产生化学沉积的制备流程 的C D法 即是这种要求 V 的典型 代表 ,此方法 中有常压 C D,减压 C D,等离子 V V 体C VD等方法 , 近年又有 激光 C D和紫外线 C V VD问世 并实用化 。此方法 既可用于高 温金属气相沉 积也可用于 反应气体沉积 ,气相沉积 中研 究表明催 化剂是影响 C D V 法 制备的主要因素[。通过 C 2 ] VD法 获得的制品较之 以往
Re e r h o g e e a u eVa u m sse c u n c p o t dS e i l r o e sn f n ma e i l r u h CVD e h d s a c f Hi h T mp r t r c u Re it n eF r a eEx l ie p ca l f c s i go y o Pr Na o t r a Th o g M to
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