CVD與薄膜工藝(2)章

1、化學(xué)氣相淀積與薄膜工藝Chemical Vapor Deposition & Thin Film Technology 孟廣耀Tel:63601715 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 材料科學(xué)與工程系USTC固體化學(xué)與無機膜研究所（2017-02-20）CVD課程課程第第2章章USTC材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系Ch.2 Ch.2 化學(xué)氣相淀積化學(xué)氣相淀積的化學(xué)原理和裝置技術(shù)的化學(xué)原理和裝置技術(shù)2.1 CVD的化學(xué)反應(yīng)體系的化學(xué)反應(yīng)體系 2.2 CVD先驅(qū)物先驅(qū)物(Precursors)2.3 CVD反應(yīng)器技術(shù)反應(yīng)器技術(shù)2.4 CVD技術(shù)分類技術(shù)分類1 1）從源物質(zhì)的種類）從源物質(zhì)的種類- -

2、鹵化物鹵化物CVDCVD，MOCVDMOCVD，Aero-solAero-sol（AAAA）CVDCVD，2 2）從體系操作壓力）從體系操作壓力- - 常壓常壓CVDCVD（AMCVDAMCVD），低壓），低壓CVDCVD（LPCVDLPCVD）3 3）從）從CVDCVD能量提供方式：能量提供方式：PECVDPECVD（rfrf，MWMW），），LACVDLACVD，PhotoCVDPhotoCVD4 4）從淀積裝置結(jié)構(gòu)形式：開管氣流）從淀積裝置結(jié)構(gòu)形式：開管氣流CVDCVD，封管，封管CVDCVD，連續(xù)連續(xù)CVDCVD5 5）從操作模式角度：）從操作模式角度：CA-CVDCA-CVD，Al-

3、CVDAl-CVD CVD課程課程第第2章章USTC材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系2.1 CVD的化學(xué)反應(yīng)體系的化學(xué)反應(yīng)體系 （1） 熱解反應(yīng)熱解反應(yīng)元素氫化物熱解 氫化物M-H鍵的離解能、鍵能都比較小，熱解溫度低，唯一副產(chǎn)物是沒有腐蝕性的氫氣。例如：2C10008004H2SiSiH2362H62BPPH2HB 金屬有機化合物 金屬的烷基化合物，其MC鍵能一般小于CC鍵能E(MC)E(C-C)，可用于淀積金屬膜。元素的氧烷，由于E(MO)E(OC)，所以可用來淀積氧化物。例如：HCOH2SiO)HSi(OC22C740452 OH3HC6OAlHOC(Al226332C420373） )(

4、32346HCCrCHCHHCCrCVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所2.1 CVD的反應(yīng)體系的反應(yīng)體系-熱解反應(yīng)熱解反應(yīng)（續(xù)）（續(xù)） 氫化物和金屬有機化合物體系氫化物和金屬有機化合物體系 熱解金屬有機化合物和氫化物已成功地制備出許多種III-V族和II-IV族化合物。例如4C675630333CH3GaAsAsHCH(Ga）4xx- 1C72567533333CH3AsInGaAsHCH(InCH(Ga)1）（xxHCZnSeSeH)HZn(CC75072522524C475223CH2CdSSHCH(Cd） CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與

5、無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所2.1 CVD的反應(yīng)體系的反應(yīng)體系熱解反應(yīng)續(xù)）熱解反應(yīng)續(xù)）其它氣態(tài)絡(luò)合物其它氣態(tài)絡(luò)合物 這一類化合物中的羰基化物和羰氯化物多用于貴金后(鉑族)和其它過渡金屬的淀積。如：2C60022ClCO2PtClCO(Pt） CO4NiCO(NiC2401404）單氨絡(luò)合物單氨絡(luò)合物已用于熱解制備氮化物已用于熱解制備氮化物。如：HCl3GaNNHGaClC90080033HCl3AlNNHAlClC900800332110090063333HBNHNBCVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所2.1 CVD反應(yīng)體系（反應(yīng)體系（2）化學(xué)合成

6、反應(yīng)化學(xué)合成反應(yīng)v化學(xué)合成反應(yīng)：化學(xué)合成反應(yīng)： 不受源的性質(zhì)影響，適應(yīng)性強不受源的性質(zhì)影響，適應(yīng)性強HCl4SiH2SiClC1200115024OHSiOOSiH224753252422HClTiNHNTiClC8212501200224OHOAlOCHAlC2324502632912)( productsbyOCuYBadpmCudpmBadpmY732323)(3)(2)(4175070033333)()()1 (CHAsAlGaAsHCHxGaCHAlxxxCCVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所化學(xué)合成反應(yīng)示例化學(xué)合成反應(yīng)示例_同一材料有多種合成

7、路線同一材料有多種合成路線Ga2O(Ga+Ga2O3)Ga(CH3)3Ga(C2H5)3Ga GaCl(Ga+HCl)GaCl32)(1050100030HHClGaNNHGaClArC4)(6503333)(20CHGaNNHCHGaHC24262522HGaNHNHGaHGa2H6GaBr3NH3N2H4CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所2.1 CVD反應(yīng)體系（反應(yīng)體系（3）化學(xué)輸運反應(yīng)化學(xué)輸運反應(yīng)定義：定義：把所需要的物質(zhì)當(dāng)做源物質(zhì)。借助于適當(dāng)氣體介質(zhì)與之反應(yīng)而形成一把所需要的物質(zhì)當(dāng)做源物質(zhì)。借助于適當(dāng)氣體介質(zhì)與之反應(yīng)而形成一種氣態(tài)化合物，這種氣

8、態(tài)化合物經(jīng)化學(xué)遷移或物理載帶種氣態(tài)化合物，這種氣態(tài)化合物經(jīng)化學(xué)遷移或物理載帶(用載氣用載氣)輸運到與輸運到與源區(qū)溫度不同的淀積區(qū)，再發(fā)生逆向反應(yīng)，使得源物質(zhì)重新淀積出來，這源區(qū)溫度不同的淀積區(qū)，再發(fā)生逆向反應(yīng)，使得源物質(zhì)重新淀積出來，這樣的反應(yīng)過程稱為化學(xué)輸運反應(yīng)。上述氣體介質(zhì)叫做輸運劑，所形成的氣樣的反應(yīng)過程稱為化學(xué)輸運反應(yīng)。上述氣體介質(zhì)叫做輸運劑，所形成的氣態(tài)化合物叫輸運形式。例如：態(tài)化合物叫輸運形式。例如：vZnS與與I2作用生成氣態(tài)的作用生成氣態(tài)的ZnI2；在淀積區(qū)；在淀積區(qū)(溫度為溫度為T1)則發(fā)生與源區(qū)則發(fā)生與源區(qū)(溫度為溫度為T2)輸運反應(yīng)輸運反應(yīng)(向右進行向右進行)反向的反應(yīng)，

9、源物質(zhì)反向的反應(yīng)，源物質(zhì)ZnS重新淀積出來重新淀積出來(向左進行向左進行)，ZnS或或ZnSe重新淀積出來。重新淀積出來。Schfer曾收集了曾收集了1964年以前的上百種元素和年以前的上百種元素和化合物的數(shù)百個輸運反應(yīng)，這十多年來又有了更為廣泛的發(fā)展和應(yīng)用化合物的數(shù)百個輸運反應(yīng)，這十多年來又有了更為廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。 （氣）（氣）（氣）固）22221(1SZnIIZnST2TCVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所yAYyYAHyYAYPPPyK輸運反應(yīng)的熱力學(xué)原理：GRTlnKP2.303RT1nKP dKdPPPFAYyAYy產(chǎn)率函數(shù)產(chǎn)率函數(shù) PFYA

10、YyPPPyAYPPyAYyPPKAYyAYyAYyAYydPPPPyPPPdPyPPPdPdK1yAY1yAYAYyAY) 1(yyyyyAY1y) 1(PyPPPPPFAYyAYyQKRTlnGAYyyYPPQ 2lnRTHdTKdPHH的符號決定輸運方向的符號決定輸運方向的絕對值決定輸運速率的絕對值決定輸運速率2.1 CVD反應(yīng)體系反應(yīng)體系化學(xué)輸運反應(yīng)化學(xué)輸運反應(yīng)續(xù)續(xù)CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所化學(xué)輸運反應(yīng)和新型無機材料制備(Shafer H, Academic Press, N.Y.,1964,).CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)

11、與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所2.2 CVD 裝置系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)裝置系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)1. CVD 源（先軀物）的供應(yīng)、調(diào)控系統(tǒng)源（先軀物）的供應(yīng)、調(diào)控系統(tǒng):- 載氣，閥門與氣路、源的揮發(fā)與計量，流量調(diào)節(jié)，載氣，閥門與氣路、源的揮發(fā)與計量，流量調(diào)節(jié)， 壓力檢測等壓力檢測等- CVD源的在位合成與源區(qū)設(shè)計：源的在位合成與源區(qū)設(shè)計： Ga + HCl GaCl + H2- 混合源及其輸運提供混合源及其輸運提供 ： 混合固態(tài)源和混合液態(tài)源混合固態(tài)源和混合液態(tài)源（溶液源）（溶液源） 2. 反應(yīng)器的設(shè)計：反應(yīng)器的設(shè)計：- 反應(yīng)器設(shè)計（開放或封閉式、型式：水平、立式、筒式、材料、內(nèi)襯等）反應(yīng)器設(shè)計（

12、開放或封閉式、型式：水平、立式、筒式、材料、內(nèi)襯等）- 能量提供能量提供 方式（電爐外熱、光輻射熱、感應(yīng)加熱、方式（電爐外熱、光輻射熱、感應(yīng)加熱、Plasma、Laser）- 襯底支架與設(shè)計襯底支架與設(shè)計3.尾氣排除或真空系統(tǒng)尾氣排除或真空系統(tǒng) 4.電控系統(tǒng)，包括安全系統(tǒng)電控系統(tǒng)，包括安全系統(tǒng)5.與其他技術(shù)的集成整合（技術(shù)創(chuàng)新！）與其他技術(shù)的集成整合（技術(shù)創(chuàng)新?。〤VD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所2.2 CVD源的輸運源的輸運源物質(zhì)或先驅(qū)物的輸運方式是CVD成功的基本要求： 氣態(tài)源: SiH4, TMG， NH3- 使用和輸運方便 液態(tài)源 ：如AsCl

13、3，須用氣體載帶 - 蒸汽壓與溫度的關(guān)系 （單一）固態(tài)源 ：如Ga，須用載氣+溫度，溫度控制精度十分重要 固態(tài)（多元）混合源：載帶和輸運方式，新輸運模型！ 多元溶液源：氣溶膠法輸運- Aerosol assisted CVD （AACVD）新穎MOCVDMOCVD的的MOMO源：源：M-CM-C鍵；鍵；M-OM-O鍵；鍵；MOMO鍵鍵 金屬金屬二酮螯合物（二酮螯合物（ MO鍵鍵)- )- 新一類新一類MOCVDMOCVD及其應(yīng)用及其應(yīng)用CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所2.3 CVD的反應(yīng)器設(shè)計1. 反應(yīng)器構(gòu)型反應(yīng)器構(gòu)型： 開放式和封閉式兩種基本構(gòu)型-

14、開管氣流法：水平式， 立式 和 筒式-封管輸運法：ZnS， CdSe， GaAs 等單晶制備-熱絲法： SIH4 熱解生產(chǎn)高純硅 2. CVD 能量提供能量提供 方式方式:-電爐外熱和感應(yīng)加熱電爐外熱和感應(yīng)加熱: 傳統(tǒng)傳統(tǒng) CVD技術(shù)技術(shù)-光輻射輔助：光輻射輔助：Laser Assisted CVD(LACVD)- -和和 photo CVD-等離子體輔助（激活）等離子體輔助（激活）:PACVD， PECVD3. 與其他技術(shù)的整合與集成與其他技術(shù)的整合與集成, 如與如與PVD- 濺射、蒸發(fā)，電子束、濺射、蒸發(fā)，電子束、離子束相結(jié)合：離子束相結(jié)合： 反應(yīng)濺射，分子束外延（反應(yīng)濺射，分子束外延（M

15、BE），），CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所單一固體混合源MOCVD(脈沖)液體入射MOCVDEVD極化EVDMW-PECVDPE-MOCVD脈沖PECVD液體入射PECVD等溫CVI溫度梯度CVI溫度梯度-強制流動CVIMOCVD激光CVD PECVD 催化CVD CVIEVD(電化學(xué)氣相淀積）NovelCVD半導(dǎo)體、氧化物、金屬.半導(dǎo)體、絕緣材料、光電子材料.金剛石、氮化物、氧化物.與Si、C相關(guān)的材料陶瓷基復(fù)合材料、纖維、絲狀材料氧離子導(dǎo)體、混合導(dǎo)體膜USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所CVD課程課程第第2章章Aerosol a

16、ssisted CVD ， AACVD1）從源物質(zhì)的種類）從源物質(zhì)的種類鹵化物鹵化物CVD (1960-1970 年代）年代）MOCVD （1974年，年，H.M. Manasevit(J.Cryst. Growth）2）從體系操作壓力）從體系操作壓力 常壓（大氣壓）常壓（大氣壓）CVD LPCVD （高度均勻（高度均勻, PLASMA-CVD)3）從淀積過程能量提供方式）從淀積過程能量提供方式電阻加熱熱壁電阻加熱熱壁CVD， 冷壁（感應(yīng)加熱）冷壁（感應(yīng)加熱）CVD PLASMA（輔助、增強、激活）（輔助、增強、激活）CVD（PCVD)lPHOTO-CVD Laser（輔助、增強、激活）（輔助

17、、增強、激活）CVD（LCVD)4）從淀積裝置結(jié)構(gòu)形式）從淀積裝置結(jié)構(gòu)形式開管氣流開管氣流CVD 封管輸運封管輸運CVD 桶式桶式CVD 熱絲熱絲CVD單一混合源單一混合源CVD 液態(tài)源液態(tài)源CVD2.4 CVD技術(shù)分類技術(shù)分類 （歷史性發(fā)展）（歷史性發(fā)展）CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所前驅(qū)物氣體前驅(qū)物氣體襯底襯底托架托架臥式反應(yīng)器臥式反應(yīng)器襯底襯底立式反應(yīng)器立式反應(yīng)器載氣載氣載氣載氣氣態(tài)源氣態(tài)源液態(tài)源液態(tài)源固態(tài)源固態(tài)源前驅(qū)物氣體前驅(qū)物氣體CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所COCHCORRMnCOCH2CO

18、RRCOCHCOHRRR=R=C(CH3)32,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮簡稱DPMM(DPM)n的結(jié)構(gòu)：的結(jié)構(gòu)：良好的揮發(fā)性、穩(wěn)定性，對環(huán)境適應(yīng)性好，無氟、無毒害 b b-diketonate precursors（金屬的金屬的b b二酮）二酮）USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所CVD課程課程第第2章章攪拌，反應(yīng)3-4 h混合、攪拌反應(yīng)1 hn mol HDPM溶于無水乙醇n mol NaOH溶于無水乙醇1 mol無機鹽（Ce(NO3)3、Gd(NO3)3、YCl3或ZrOCl2）溶于50 %醇/水滴加出現(xiàn)大量白色或紅色沉淀烘干固體粉末置于P2O5的干燥器中保存甲苯

19、蒸餾水過濾23 nn3HDPM+NaOH=NaDPM+H OnNaDPM+M(NO ) =M(DPM)+nNaNO混合液減壓蒸餾甲苯溶液蒸餾，重結(jié)晶金屬金屬DPM螯合物的制備流程圖螯合物的制備流程圖:USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所CVD課程課程第第2章章M(DPM)n的表征元素分析1H-NMRFT-IRTG-DTA質(zhì)譜XRD在空氣中存放30天化合物的鑒定粉末結(jié)構(gòu)有機官能團分解過程物理性質(zhì)化合物的分解化合物的穩(wěn)定性，老化現(xiàn)象M(DPM)n的表征手段：的表征手段：USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所CVD課程課程第第2章章1002003004005000204

20、06080100 VolatilizationDecompositionCeGdYZr(b) weight (%) 100200300400500Temperature ( oC)endo.CeGdYZr(a) Temperature ( oC)COCHCOC(CH3)3C(CH3)3MnCe(DPM)4, Gd(DPM)3, Y(DPM)3 and Zr(DPM)4(DPM=2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato) b b-diketonate precursorsSynthesis: Nitrate or chloride + b-diketonate

21、 + alkaline solution, in alcohol/H2OHigh volatility from:vVery weak intermolecular van der Waals forcesvHigh activated tertiary butyl groupsUSTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所CVD課程課程第第2章章20001600120080040034527691115 16131412108400oC340oC310oC260oC200oC40oCWavenumber (cm-1)Zr(DPM)4Ce(DPM)42000160012008004001

22、6153280oC250oC220oC180oCRT24567891011121314 Wavenumber (cm-1)M(DPM)n的熱解過程的熱解過程：USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所CVD課程課程第第2章章Ce(DPM)4、Gd(DPM)3、Zr(DPM)4：v 400-1800 cm-1波數(shù)范圍沒有發(fā)生明顯的變化，波數(shù)范圍沒有發(fā)生明顯的變化，v 3300-3600cm-1間間H2O的吸收峰明顯的增強的吸收峰明顯的增強 從空氣中吸附了一定量的從空氣中吸附了一定量的H2O Y(DPM)3：v 發(fā)生了較大的變化發(fā)生了較大的變化 難以判斷難以判斷4000320018001

23、600140012001000800600400aged Y(DPM)3fresh Y(DPM)3(b)(a)Wavenumber (cm-1) 老化后老化后M(DPM)n的紅外光譜：的紅外光譜：USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所CVD課程課程第第2章章單一混合固態(tài)源單一混合固態(tài)源 MOCVD薄膜淀積速率和組成可以通過薄膜淀積速率和組成可以通過CVD操作控制操作控制而不再受前驅(qū)物的揮發(fā)性控制而不再受前驅(qū)物的揮發(fā)性控制USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所CVD課程課程第第2章章Aerosol assisted MOCVD T1 T2 T3 1-10m mm ae

24、rosol droplets All the precursors volatized almost at the same timeUSTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所CVD課程課程第第2章章Oxy-acetylene flame provides energy for the heating substrate and all CVD processCombustion AACVDUSTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所CVD課程課程第第2章章陶瓷、金屬薄膜、粉體.多組分薄膜、連續(xù)制備多層膜AA-MOCVD 外加火焰 AACVD 燃燒AACVD 冷壁式 AACV

25、D 靜電輔助的AACVD 噴霧型 AACVD Plasma-AACVD 脈沖式AACVD USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所CVD課程課程第第2章章MOCVD GrowthGa(CH3)3 + AsH3 3CH4 + GaAsRef: Yu-CardonaCVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所氣相外延砷化鎵單晶薄膜氣相外延砷化鎵單晶薄膜Reaction system: Ga AsCl3 H2Ga source AsCl3 + 3/2H2 = 1/4 As4 + 3 HCl reactions: Ga + HCl = GaCl + H2De

26、position: 1/4 As4 + GaCl + 1/2 H2 = GaAs + HCl廢氣24HSO內(nèi)襯管高純氫恒溫水浴溫度8503AsCl750流 量 計CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所32A sC l HG a籃G aA s襯 底襯 底 托 架廢 氣電 爐圖 1-4 砷化鎵立式外延爐Fe(CO)5鼓泡瓶玻璃襯底熱解爐罩玻璃板金屬板電爐控溫系統(tǒng)濾球流量計Ar或H2Ar或H2圖 1-5 三氧化二鐵薄膜淀積系統(tǒng)示意圖立式立式CVD裝置裝置筒式筒式CVD裝置裝置CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所32AsH

27、+H32PHH22H SeH22H SeH2HHClH2Ga源2ZnHGaAs襯底Ga775區(qū)混合區(qū)850沉積區(qū)750控溫系統(tǒng)圖圖 2-6 Ga-AsH3-PH3-HCl-H2 系統(tǒng)沉積系統(tǒng)沉積GaAs1-xPxCVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所SiHCl3+H2=Si+3HCl(SiHCl3+H2=Si+3HCl(熱絲熱絲CVDCVD） 廢氣待回收尾氣回收器熱交換器（預(yù)冷卻）載體爐體噴口氣液分離器揮發(fā)器2H主2H側(cè)2H高純34SiHCl (SiCl )精餾過的 氯硅烷氫還原法生產(chǎn)多晶硅裝置簡圖氯硅烷氫還原法生產(chǎn)多晶硅裝置簡圖CVD課程課程第第2章章U

28、STC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所ZnSe熔 斷 處抽真空(a)裝料和封管液氮2碘(I )長度121T2T碘封管化學(xué)輸運生長硒化鋅單晶碘封管化學(xué)輸運生長硒化鋅單晶CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所Plasma-Enhanced CVDCVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所ECR-CVD(ECR: electron cyclotron resonance)CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所MBE GrowthUltra high vacuumMass spec

29、trocopyAuger electron spectroscopyLow energy electron diffractionReflection high energy electron diffractionX-ray and Ultraviolet photoemission spectroscopyRef: Yu-CardonaCVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所(a) phosphoric anhydride, (b) sodium hydrate particle, (c) ball valve, (d) flowmeter, (e) s

30、pongy titanium, (f) aluminum chloride (purity 98%), (g) ribbon heater, (h) MoSi2 heater, (i) thermocouple, (j) quartz tube reactor, (k) pressure gauge, (l) vacuum pump, (m) powder collection flask, (n) NaOH solution.熱熱CVD制備制備AlN納米粉體納米粉體AlCl3 NH3 N2CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所PECVD (plasma

31、enhanced CVD)CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所LPCVD (low pressure CVD)End-feed LPCVDDistributed-feedLPCVDCVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所APCVD (Atmospheric pressure CVD)Horizontal tube reactorPlenum-type continuous processing reactorConveyor beltCVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所HC-PC

32、VD化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)HC-PCVD熱陰極直流等離子體化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)。該室在國際上首創(chuàng)的制備金剛石膜的方法，目前已獲得國家發(fā)明專利，該方法具有沉積速率高，沉積面積大，膜品質(zhì)高等突出優(yōu)點。 CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所EA-CVD化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)簡介:EA-CVD電子輔助熱燈絲化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)電子輔助熱燈絲化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)。目前較流行的制備大面積金剛石厚膜方法。該室在此方法的燈絲排布方式、電源系統(tǒng)設(shè)計及工藝條件的優(yōu)化等方面具有獨到之處。CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所磁控與

33、離子束復(fù)合濺射系統(tǒng)磁控與離子束復(fù)合濺射系統(tǒng) 簡介：主要用于制備簡介：主要用于制備CNx等新型功能薄膜材料，還用于金剛石膜等新型功能薄膜材料，還用于金剛石膜表面金屬化，可進行各種金屬、化合物的薄膜沉積研究。表面金屬化，可進行各種金屬、化合物的薄膜沉積研究。CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所MW-PCVD化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)簡介：MW-PCVD微波等離子體化學(xué)氣相淀積系統(tǒng)微波等離子體化學(xué)氣相淀積系統(tǒng)。屬于無極放屬于無極放電方法，并且在較低氣壓下工作，可得到品質(zhì)級高的透明金剛石電方法，并且在較低氣壓下工作，可得到品質(zhì)級高的透明金剛石膜，應(yīng)用于膜，

34、應(yīng)用于SOD、場發(fā)射等領(lǐng)域。場發(fā)射等領(lǐng)域。CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所The MOCVD growth system（Georgia Tech.） CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所EA-CVD化學(xué)氣相淀積系統(tǒng)化學(xué)氣相淀積系統(tǒng)簡介：EA-CVD電子束輔助熱燈絲化學(xué)氣相淀積系統(tǒng)電子束輔助熱燈絲化學(xué)氣相淀積系統(tǒng)。目前較流目前較流行的制備大面積金剛石厚膜方法。行的制備大面積金剛石厚膜方法。CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所實驗室CVD設(shè)備（1）CVD課程課程第第2章章U

35、STC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所實驗室CVD設(shè)備（2） CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所實驗室CVD設(shè)備（3）CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所實驗室CVD設(shè)備（4）CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所Low-Pressure CVD SystemCVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所本章結(jié)語vCVD反應(yīng)體系及其源物質(zhì)的選擇決定了反應(yīng)體系及其源物質(zhì)的選擇決定了CVD工藝的工藝的成功和材料質(zhì)量與成本的未來。成功和材料

36、質(zhì)量與成本的未來。v新源的研制和表征是新源的研制和表征是CVD創(chuàng)新的基楚。創(chuàng)新的基楚。v實現(xiàn)實現(xiàn)CVD反應(yīng)須科學(xué)而精心地設(shè)計反應(yīng)須科學(xué)而精心地設(shè)計CVD裝置，包括裝置，包括源的輸運和調(diào)控，反應(yīng)器的設(shè)計，淀積過程能量的源的輸運和調(diào)控，反應(yīng)器的設(shè)計，淀積過程能量的提供方式。提供方式。v各種現(xiàn)代技術(shù)與各種現(xiàn)代技術(shù)與CVD的結(jié)合是的結(jié)合是CVD不斷創(chuàng)新的重要不斷創(chuàng)新的重要途徑，數(shù)十年來已經(jīng)發(fā)展了多種新型的途徑，數(shù)十年來已經(jīng)發(fā)展了多種新型的CVD技術(shù)，技術(shù)，且仍在不斷發(fā)展。且仍在不斷發(fā)展。v要想把握要想把握CVD過程，完全控制過程，完全控制CVD過程，取得高質(zhì)過程，取得高質(zhì)量材料層，還必須對量材料層，還

37、必須對CVD的內(nèi)在原理的內(nèi)在原理-熱力學(xué)、動熱力學(xué)、動力學(xué)與機制等進行探討，這是后面要討論的問題力學(xué)與機制等進行探討，這是后面要討論的問題。CVD課程課程第第2章章USTC固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所固態(tài)化學(xué)與無機膜研究所課程論文選題參考課程論文選題參考（一）按科學(xué)問題命題（一）按科學(xué)問題命題 復(fù)雜反應(yīng)復(fù)雜反應(yīng)CVD過程熱力學(xué)分析的近期進展過程熱力學(xué)分析的近期進展化學(xué)輸運反應(yīng)化學(xué)輸運反應(yīng)CVD 的新近發(fā)展的新近發(fā)展開管氣流系統(tǒng)開管氣流系統(tǒng)CVD的流體力學(xué)分析和反應(yīng)器設(shè)計的流體力學(xué)分析和反應(yīng)器設(shè)計 CVD過程表面生長動力學(xué)模型的新進展過程表面生長動力學(xué)模型的新進展 CVD 過程動力學(xué)的實驗研究過程動力

38、學(xué)的實驗研究 CVD中的中的V-L-S機制及應(yīng)用機制及應(yīng)用 CVD 過程中襯底與生長層的相互作用研究進展過程中襯底與生長層的相互作用研究進展 CVD 系統(tǒng)中的成核理論的研究系統(tǒng)中的成核理論的研究化學(xué)氣相淀積的摻雜行為化學(xué)氣相淀積的摻雜行為: 摻雜過程的熱力學(xué)摻雜過程的熱力學(xué), 動力學(xué)和機理動力學(xué)和機理 CVD 過程表面形貌和生長動力學(xué)過程表面形貌和生長動力學(xué) CVD 法合成納米粉體材料的學(xué)科問題法合成納米粉體材料的學(xué)科問題等離子體等離子體CVD體系中的新穎學(xué)科問題體系中的新穎學(xué)科問題 CVD 技術(shù)用源物質(zhì)的研究技術(shù)用源物質(zhì)的研究 CVD 用的新型先軀物（源物質(zhì)）用的新型先軀物（源物質(zhì)） - 金屬的金屬的二酮類螯合物二酮類螯合物 CVD 領(lǐng)域的若干新近進展領(lǐng)域的若干新近進展USTC材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系CVD課程課程第第2章章（二）按具體材料研究來命題（二）按具體材料研究來命題 CVD 技術(shù)研制氮化鎵發(fā)光材料的進展技術(shù)研制氮化鎵發(fā)光材料的進展 CVD 法在金屬基底上制備陶瓷保護涂層（法在金屬基底上制備陶瓷保護涂層（TiCx， TiN，BCx，。），。） CVD技術(shù)合成金屬晶須的發(fā)展（選其中的一種或多種）技術(shù)合成金屬晶須的發(fā)展（選其中的一種或多種） CVD 法研制寬禁帶材料法研制