金属有机化学气相沉积的研究进展
化学气相沉积技术的研究和应用

化学气相沉积技术的研究和应用化学气相沉积技术,简称CVD,是一种基于气相反应的表面修饰和材料生长过程技术。
它通过在适当温度和气压下将化学反应产物在基底表面上沉积而实现材料的生长。
CVD技术由于具有操作简便、控制性好、材料生成速度快等特点,在石油、化工、电子、核工业等领域都有广泛的应用,是一项颇具发展潜力和应用前景的技术。
一、CVD技术的定义及分类CVD是化学反应在气相中进行材料膜生长的一种技术,它是一种将气体反应产物沉积在基底表面的过程。
该技术不同于其它沉积技术,其特点在于反应产物由气相转移到固相,相互转化产生气体,反应速度由溶液区传质速率所决定。
CVD技术可分为两大类:气相CVD和液相CVD。
气相CVD 是指在高温、高真空或高气压条件下,将单体或反应物质在反应室中加热混合并热裂解产生反应气体,随后沉积在基底表面上。
液相CVD是指化合物和单体溶解在气体中,通过化合反应沉积在基底表面。
液相CVD可分为金属有机CVD、电解液CVD、气泡法CVD等。
二、CVD技术的发展过程CVD技术的起源可以追溯至19世纪30年代,但在20世纪60年代,CVD开始成为实际应用的工业技术。
随着半导体行业、材料学、纳米科技和生物医学等领域的发展,CVD技术得到了广泛的应用。
特别是近年来,人们越来越多地使用CVD技术来生长石墨烯、碳纤维等新型材料。
三、CVD技术的应用领域CVD技术已经广泛应用于石油和化工工业领域中,用于生产石油化工产品的催化剂、渗透膜等。
CVD技术还可应用于电子领域,例如制造半导体掩膜、薄膜晶体管、太阳能电池等。
此外,CVD技术还可用于生物医学领域。
例如,一些研究人员利用CVD技术生长出的纳米级金属或炭素材料,用于植入医学用途的设备与器材。
四、CVD技术的优缺点CVD技术有以下几个优点:操作简便、具有高度的控制性和可重复性、材料生成速度快、可以制备具有多层结构的复合材料等。
CVD技术的缺点也比较明显:其一是制备过程需要高温、高气压等条件,而且在制备过程中会释放有毒、有害的气体,需要付出昂贵的环保处理成本;其二是制备的很难制备出大规模晶体、复杂形状的产物;其三是制备过程的设备价格昂贵,对研究人员的工作量、操作技巧都要求较高。
金属有机化学气相沉积的研究进展_李一

金属有机化学气相沉积的研究进展*李 一1,2,李金普1,柳学全2,贾成厂1(1 北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;2 钢铁研究总院,北京100081)摘要 概述了金属有机化学气相沉积技术(MOCVD)的一般原理,讨论了适用于金属有机化学气相沉积的前驱体化合物及反应器类型,介绍了金属有机化学气相沉积技术在半导体化合物材料和各种薄膜材料中的发展及应用。
关键词 金属有机化学气相沉积 半导体化合物 薄膜材料Recent Advances in Metal-Organic Chemical Vapor DepositionLI Yi 1,2,LI Jinpu1,LIU Xuequan2,JIA Chengchang1(1 School of Materials Science and Engineering,USTB,Beijing 100083;2 Central Iron &Steel ResearchInstitute,Beijing 100081)Abstract The general rules of metal-organic chemical vapor deposition(MOCVD)are introduced.The precur-sors and typical reactors apply to MOCVD are discussed.The recent progress and applications of MOCVD in com-pound semiconductor materials and thin film materials are reviewed.Key words metal-organic chemical vapor deposition,compound semiconductor,thin film material *国家高技术研究发展计划(863计划)(2009AA03Z116) 李一:男,1968年生,高级工程师,在职博士,主要从事羰基金属材料研究 金属有机化学气相沉积(MOCVD,Metal-organic che-mical vapor deposition)是以低温下易挥发的金属有机化合物为前驱体,在预加热的衬底表面发生分解、氧化或还原反应而制成制品或薄膜的技术。
四二甲基氨基钛 化学气相沉积

四二甲基氨基钛(TDMAT)是一种常用的金属有机化合物,广泛应用于化学气相沉积(CVD)工艺中。
本文将对TDMAT的化学性质、CVD工艺中的应用以及相关的研究进展进行介绍。
一、TDMAT的化学性质1. 分子结构TDMAT的分子式为C8H24N2Ti,其化学结构中包含一个氨基和两个甲基氨基配体,与钛形成了稳定的配合物。
TDMAT是一种无色液体,在常温下具有较低的蒸汽压,易于在CVD工艺中使用。
2. 热稳定性TDMAT具有良好的热稳定性,可在较高温度下稳定存在,并且在CVD反应过程中可以有效分解,释放出钛原子用于沉积。
这使得TDMAT成为了理想的CVD前体材料之一。
二、TDMAT在化学气相沉积工艺中的应用1. 薄膜材料沉积TDMAT经常被用作CVD工艺中的钛源,通过将TDMAT蒸发并与其他气相前体共同输入反应室中,可在基板表面沉积出钛化合物薄膜。
这些薄膜材料在微电子、光伏等领域具有广泛的应用,如氧化钛薄膜用于太阳能电池的制备。
2. 氧化物、氮化物等复合薄膜的制备通过在CVD工艺中引入不同的氧化物、氮化物前体气体,可以与TDMAT反应沉积出钛-氧化物复合薄膜、钛-氮化物复合薄膜等多种功能材料,这些材料在能源存储、催化剂等领域具有重要的应用价值。
3. 砷化镓、磷化铝等III-V族化合物生长TDMAT在III-V族化合物的CVD工艺中也发挥着重要作用,可作为金属源沉积出钛掺杂的砷化镓、磷化铝薄膜,用于光电器件的制备,从而提高器件的性能和稳定性。
三、TDMAT在CVD工艺中的研究进展1. 改性合成方法由于TDMAT的纯度和稳定性对CVD工艺的影响巨大,近年来研究人员致力于开发新的TDMAT合成方法,以提高其纯度和稳定性,从而获得更好的CVD沉积效果。
2. 沉积机理研究许多研究工作致力于揭示TDMAT在CVD工艺中的分解与沉积机理,包括对TDMAT分解气相产物的分析、表面吸附和扩散行为的研究等,这些研究有助于优化CVD工艺条件,提高沉积薄膜的质量和均匀性。
金属材料表面涂层的制备和性能研究

金属材料表面涂层的制备和性能研究一、引言金属材料表面涂层是一种广泛应用于工业制造领域的重要技术。
它可以增加金属材料的耐腐蚀性、抗磨损性、耐高温性、增加美观度等诸多性能。
本文将围绕金属材料表面涂层的制备和性能研究进行详细阐述。
二、表面涂层制备技术金属材料表面涂层的制备技术主要分为物理气相沉积技术、化学气相沉积技术、物理溅射技术、电沉积技术和喷涂技术。
1、物理气相沉积技术物理气相沉积技术是一种利用高温或低温等对材料进行处理的方法。
常见的制备技术有热喷涂、扩散、蒸镀、电子束物理气相沉积和离子束物理气相沉积等。
其中,电子束物理气相沉积是一种在真空环境下使用电子束对材料进行治疗的方法。
其涂层具有致密、均匀、粘结强度高、硬度高等优点。
2、化学气相沉积技术化学气相沉积技术是一种利用化学反应产生的气体对材料进行处理的方法。
常见的制备技术有化学气相沉积、原子层沉积、金属有机化学气相沉积、光化学气相沉积和超临界流体沉积等。
其中,原子层沉积技术是一种在真空环境下使用化学气相源依据反应原理进行材料沉积的方法。
其具有致密性好、抗腐蚀、高纯度的优点。
3、物理溅射技术物理溅射技术是一种利用电弧、磁控溅射或者电子束等对材料进行处理的方法。
常见的制备技术有直接流电弧、磁控溅射等。
其中,直流电弧是一种使用电弧对材料进行溅射加工的方法。
其具有制备周期短、制备成本低、制备效率高等优点。
4、电沉积技术电沉积技术是一种利用电解质对材料进行处理的方法。
常见的制备技术有电镀和阳极氧化等。
其中,电镀是一种在电解質中使用电流使金属膜沉积于金属表面的方法。
其涂层具有防腐、美观、表面光滑等优点。
5、喷涂技术喷涂技术主要是一种利用喷雾技术将材料均匀地喷涂在金属表面上的方法。
常见的制备技术有火焰喷涂、高速喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂等。
其中,等离子喷涂是一种在真空环境下使用等离子体对材料进行处理的方法。
其具有涂层致密、均匀、抗磨损、防腐蚀等优点。
三、表面涂层性能研究金属材料表面涂层的性能直接影响着金属材料的使用寿命和性能。
第6章金属有机物化学气相沉积

MOCVD是利用热能来分解化合物的一种气相外 延生长方法,因此作为含有化合物半导体元素的源 材料化合物应满足以下条件:
(1)在常温左右较稳定且容易处理;
(2)反应生成的副产物不应妨碍晶体生长,不应 污染生长层;
(3)为适应气相生长,在室温左右应具有适当的 蒸气压(≥1Torr)。
MOCVD生长过程是按下列步骤进行的:
(3)晶体生长是以热分解方式进行的,是单温区外 延生长,只要将衬底温度控制到一定温度就行了, 因此便于多片和大片外延生长,有利于批量生产。
(4)对于Ⅲ-V族晶体的生长,其速率与III族源 (或V族源)的供给量成正比,因此改变输运量,就 可以大幅度地改变外延生长速度(0.05~3m/min)。
(5)源及反应产物中不含有HCl一类腐蚀性的卤化 物,因而生长设备和衬底不容易被腐蚀。
(3)易于合成和提纯。
(4)反应活性较低,不易与其它参与反应的其它 源发生预反应。
(5)毒性低。
第二节 金属有机物化学气相沉积设备
一、金属有机物化学气相沉积设备组成
MOCVD系统一般包括源气体处理系统、反应室、 尾气处理和控制系统。
1.气体处理系统
气体处理系统的功能是向反应室输送各种反应剂, 并精确控制其浓度、送入的时间和顺序以及流过反应 室的总气体流速等,以便生长特定成分与结构的外延 层。
MOCVD之所以受到人们的重视是因为它具有 下列特点:
(1)用来生长化合物晶体的各组分和掺杂剂 都是以气态通入反应室的,因此,可以通过精确控 制各种气体的流量来控制外延层的组分、导电类型、 载流子浓度、厚度等特性,可以生长薄到几个埃的 薄层和多层结构。
(2)反应室中的气体流速快,因此,在需要 改变多元化合物的成分和杂质浓度时,反应室中的 气体改变是迅速的,从而可以做到多层结构界面和 杂质分布陡峭,这对于生长异质和多层结构无疑是 个很大的优点。
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。
“铁电薄膜”资料汇编

“铁电薄膜”资料汇编目录一、PZT铁电薄膜的制备与性能研究二、钙钛矿铁电薄膜异质结的结构及光、电性能研究三、铁电薄膜材料综述四、铁电薄膜畴结构及畴动力学的透射电子显微学研究五、铁电薄膜制备及新型铁电存储器研究六、金属有机化学气相沉积制备铁电薄膜材料研究进展PZT铁电薄膜的制备与性能研究铁电材料在传感器、存储器、换能器等众多领域有着广泛的应用。
其中,PZT(铅锆钛酸盐)铁电薄膜由于其优异的铁电、压电性能,被广泛应用于微电子、光电子和微纳器件等领域。
本文将重点探讨PZT 铁电薄膜的制备技术及其性能研究。
目前,制备PZT铁电薄膜的方法主要有溶胶-凝胶法(Sol-Gel)、物理气相沉积法(PVD)、化学气相沉积法(CVD)等。
溶胶-凝胶法:该方法是将金属醇盐或无机盐经过溶液、溶胶、凝胶等过程,然后在低温下热处理,制备成薄膜。
溶胶-凝胶法的优点是制备工艺简单,容易控制薄膜的成分和结构,但是制备的薄膜厚度通常较薄。
物理气相沉积法:该方法主要包括真空蒸发、溅射和离子束沉积等。
这些方法可以在较高的温度下,将靶材的原子或分子沉积到基片上形成薄膜。
物理气相沉积法的优点是制备的薄膜纯度高,厚度均匀,但是设备昂贵,工艺复杂。
化学气相沉积法:该方法是利用化学反应,将气态的原料在基片上沉积成膜。
化学气相沉积法的优点是制备温度低,薄膜质量高,但是反应过程中难以控制薄膜的成分和结构。
PZT铁电薄膜的性能主要包括铁电、压电、介电等性能。
这些性能与薄膜的成分、结构和制备工艺密切相关。
铁电性能:PZT铁电薄膜具有优异的铁电性能,其自发极化强度高,剩余极化强度大,矫顽场强,这些性能使其在传感器和存储器等领域具有广泛的应用前景。
压电性能:PZT铁电薄膜同时也具有良好的压电性能,能够将机械能转换为电能,或者将电能转换为机械能。
这一特性使其在声波探测、振动能采集等领域具有广泛的应用。
介电性能:PZT铁电薄膜的介电性能也较好,其介电常数和介电损耗随温度和频率的变化而变化,这一特性使其在电子器件和微波器件等领域具有一定的应用价值。
金属有机化学气相沉积反应器技术及进展

论 了反 应 器 的 设 计 、优 化 及 发 展 趋 势 。
关键词
中 图分 类 号
金 属 有 机 化 学 气 相 沉 积 ( tl r a i mea g nc o c e cl a o eo io ,简称 MO V ,是 将 稀 h mi p rdp s in av t C D) 释 于载气 中 的金属 有 机化 合 物导 人 反应 器 中 ,在 被 加热 的衬底 上 进行 分 解 、氧 化或 还 原 等反 应 ,生 长 薄膜 或 外 延 薄层 的技 术 。 它 是 由 Masvt等[_ nei 1在
2 0世纪 6 0年 代 发 展 起 来 的 ,现 已在 半 导 体 器 件 、
金 属 、金 属氧 化物 、金属 氮 化物 等 薄 膜材 料 的制 备 和研 究 方 面 得 到 广 泛 应 用 。 这 种 技 术 的 优 点 是 :
效 反应 组分 浓 度 的 降低 ,对 于主要 以质 量扩 散 为 限 制 步骤 的薄膜 生 长 过程 ,生 长速 率沿 气 流 流动 方 向 降低 E, 5 。为 避 免 因此 造成 的 薄膜 厚 度 及 组 成 的 不 均 匀性 ,一般 是 将 托 盘 以 一 定 的 角 度 倾 斜 放 置 [ , 如 图 1 示 ;或 将 反应 器 室 的顶 部设 计 为非 水 平 而 所 呈一 定 倾 斜 角 度 J 3,这 在 一 定 程 度 上 可 以 或 基 本 上 消除 薄 膜 的不 均 匀性 。管式 反 应 器 的生 产能 力 虽 较低 ,但 其结 构 简 单 ,因此被 广 泛用 于 实验 室 研究 和 新材 料 的 开 发 。近 年来 ,人 们 将气 浮旋转 衬 底 技 术 和托 盘 转动 技 术 应用 于 管式 反 应 器 ,大 大提 高 了 生 长薄 膜 的均 匀性 和 反应 器 的 生 产 能 力 _8 。 前 6 』 ’ 者 利用 气 动技 术 使 水平 放 置 的衬 底 自转 ,消除 了生
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金 属 有 机 化 学 气 相 沉 积 的 研 究 进 展/李 一 等
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金属有机化学气相沉积的研究进展*
李 一1,2,李 金 普1,柳 学 全2,贾 成 厂1
(1 北 京 科 技 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ,北 京 100083;2 钢 铁 研 究 总 院 ,北 京 100081)
Key words metal-organic chemical vapor deposition,compound semiconductor,thin film material
金 属 有 机 化 学 气 相 沉 积 (MOCVD,Metal-organic che- mical vapor deposition)是 以 低 温 下 易 挥 发 的 金 属 有 机 化 合 物为前驱体,在预 加 热 的 衬 底 表 面 发 生 分 解、氧 化 或 还 原 反 应而制成制品或薄膜的技术。与传统的化学气相沉积方法 相比,金属有机化学气 相 沉 积 (MOCVD)的 沉 积 温 度 相 对 较 低,能沉积超薄层 甚 至 原 子 层 的 特 殊 结 构 表 面,可 在 不 同 的 基底表面沉积不同的薄膜[1],现 已 在 半 导 体 器 件、金 属、金 属 氧化物、金属氮化物等薄膜材料的制 备与 研究方 面 得 到 广 泛 的应用。该技术由美国洛克 威 尔 公 司 的 Mansevit等 于 [2] 20 世纪60年代发展 起 来,是 制 备 半 导 体 功 能 材 料 和 薄 膜 材 料 的有效方法之一。本文将从金属有机化学气相沉积的原理、 金属有机化合物前驱体的选择、反应器的类型和 金 属 有 机 化 学气相沉积技术的应用等方面介绍金属有机化学气相沉积 技术的研究进展。
摘要 概 述 了 金 属 有 机 化 学 气 相 沉 积 技 术 (MOCVD)的 一 般 原 理,讨 论 了 适 用 于 金 属 有 机 化 学 气 相 沉 积 的 前 驱体化合物及反应器类型,介绍了金属 有 机 化 学 气 相 沉 积 技 术 在 半 导 体 化 合 物 材 料 和 各 种 薄 膜 材 料 中 的 发 展 及 应 用。
MOCVD 反应是一种非平衡状 态 下 的 生 长 机 制,其 外 延 层的生长速率和组 织 成 分 等 受 到 基 体 温 度、反 应 室 压 力、金 属有机前驱体浓度、反应时间、基体表面状 况、气 流 性 质 等 多
2 金 属 有 机 化 合 物 前 驱 体
常见的化学气相沉积前驱体主要有 金 属 氢 化 物、金 属 卤 化物和金属有机化合物。与金属氢化物和金属卤化物相比, 金属有机化合物具有更低的沉积温度、更低的 毒 性 和 对 反 应 系统的腐蚀性,并且大多数的金属有机化合物 都 是 易 挥 发 的 液体或固体,易于随载气进入反应室。具 有 使 用 价 值 的 金 属 有机化合 物 应 具 备 以 下 特 点[3]:(1)室 温 下 化 学 性 质 稳 定; (2)蒸发温度低、饱 和 蒸 汽 压 高;(3)稳 定 的 蒸 发 速 率 或 升 华 速率;(4)分解温 度 低、沉 积 速 率 合 适,低 的 沉 积 速 率 可 应 用 于沉积半导体材料薄膜,高的沉积速率可应用 于 沉 积 较 厚 的
关键词 金属有机化学气相沉积 半导体化合物 薄膜材料
Recent Advances in Metal-Organic Chemical Vapor Deposition
LI Yi 1,2,LI Jinpu1,LIU Xuequan2,JIA Chengchang1
(1 School of Materials Science and Engineering,USTB,Beijing 100083;2 Central Iron & Steel Research Institute,Beijing 100081)
种因素的影响,只 有 充 分 考 虑 各 种 因 素 的 综 合 作 用,了 解 各 种参数对沉积物的组成、性能、结 构的影 响,才 能 在 基 体 表 面 沉积出理想的材料。
图1 MOCVD 原理图 Fig.1 A schematic diagram of MOCVD
1 金 属 有 机 化 学 气 相 沉 积 (MOCVD)的 原 理
Abstract The general rules of metal-organic chemical vapor deposition(MOCVD)are introduced.The precur- sors and typical reactors apply to MOCVD are discussed.The recent progress and applications of MOCVD in com- pound semiconductor materials and thin film materials are reviewed.
* 国 家 高 技 术 研 究 发 展 计 划 (863 计 划 )(2009AA03Z116) 李 一 :男 ,1968 年 生 ,高 级 工 程 师 ,在 职 博 士 ,主 要 从 事 羰 基 金 属 材 料 研 究
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材料导报
2012 年 5 月 第 26 卷 专 辑 19
涂层;(5)分解沉积过程中不 会产生 其他 的杂 质;(6)无 毒、不 易爆炸和自燃且未反应的前驱 体易于 清除;(7)较 高 的 纯 度; (8)成 本 低 。 2.1 制 备 半 导 体 材 料 的 金 属 有 机 化 合 物 前 驱 体