化學(xué)氣相沉積法

化學(xué)氣相沉積法(CVD)制備石墨烯滕燕燕1化學(xué)氣相沉積〔CVD)利用氣態(tài)或蒸汽態(tài)的物質(zhì)在熱固外表上反響形成沉積物的過(guò)程氣相生長(zhǎng)技術(shù)2CVD反響體系應(yīng)滿足的條件：D反應(yīng)體系應(yīng)滿足的條件：在沉積溫度下，反應(yīng)物必須有足夠高的蒸氣壓力，要保證能以適當(dāng)?shù)乃俾时灰敕磻?yīng)室A反應(yīng)原料是氣態(tài)或易于揮發(fā)成蒸氣的液體或固態(tài)物質(zhì)，反應(yīng)易于生成所需要的沉積物，其他反應(yīng)產(chǎn)物保留在氣相中排除或易于分離B沉積薄膜本身必須具備足夠低的蒸汽壓，以保證在整個(gè)沉積反應(yīng)過(guò)程中都能在受熱基體上進(jìn)行；基體材料在沉積溫度下的蒸汽壓也必須足夠低C31反應(yīng)劑在主氣流中越過(guò)邊界層向基體材料表面擴(kuò)散2化學(xué)反應(yīng)劑被吸附在基體材料的表面并進(jìn)行反應(yīng)3化學(xué)反應(yīng)生成的固態(tài)物質(zhì)在基體表面成核，生長(zhǎng)成薄膜4反應(yīng)后的氣相物質(zhì)離開(kāi)基體材料表面，擴(kuò)散回邊界層，隨運(yùn)輸氣體排出反應(yīng)室CVD反響過(guò)程的主要步驟4CVD技術(shù)在無(wú)機(jī)合成時(shí)的特點(diǎn)不改變固體基底的形狀，保形性可利用CVD技術(shù)對(duì)道具外表進(jìn)行涂層處理，也可應(yīng)用于超大規(guī)模集成電路制造工藝中?？梢缘玫絾我坏臒o(wú)機(jī)合成物質(zhì)

作為原料可以制備出更多產(chǎn)品可以得到特定形狀的游離沉積物器具

制造碳化硅器皿和金剛石薄膜部件可以沉積生成晶體或細(xì)分狀物質(zhì)

可以用來(lái)生成超微粉體，在特定的工藝條件下可以生產(chǎn)納米級(jí)的超細(xì)粉末501020304

熱壁低壓化學(xué)氣相沉積LPCVD金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積MOCVD等離子體化學(xué)氣相沉積PECVD

激光化學(xué)氣相沉積LCVDCVD技術(shù)的分類(lèi)6CVD裝置CVD裝置由氣源控制部件、沉積反響室、沉積控溫部件，真空排氣和壓強(qiáng)控制部件組成出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代末，被譽(yù)為集成電路制造工藝中的一項(xiàng)重大突破7石墨烯

石墨烯是由sp2雜化的碳原子鍵合而成的具有六邊形蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的二維原子晶體石墨烯的主要制備方法：微機(jī)械剝離法SiC外延生長(zhǎng)法化學(xué)氧化復(fù)原法化學(xué)氣相沉積法8利用甲烷等含碳化合物作為碳源,通過(guò)其在基體外表的高溫分解生長(zhǎng)石墨烯。CVD法制備石墨烯9

滲碳析碳機(jī)制：

對(duì)于鎳等具有較高溶碳量的金屬基體，碳源裂解產(chǎn)生的碳原子在高溫時(shí)滲入金屬基體內(nèi)，在降溫時(shí)再?gòu)钠鋬?nèi)部析出成核，最終生長(zhǎng)成石墨烯。CVD法生長(zhǎng)石墨烯的(a)滲碳析碳機(jī)制與(b)外表生長(zhǎng)機(jī)制示意圖CVD法制備石墨烯外表生長(zhǎng)機(jī)制：對(duì)于銅等具有較低溶碳量的金屬基體，在高溫下氣態(tài)碳源裂解生成的碳原子吸附于金屬外表，進(jìn)而成核生長(zhǎng)成石墨烯薄膜。10

石墨烯的ＣＶＤ生長(zhǎng)主要涉及三個(gè)方面：

碳源、生長(zhǎng)基體和生長(zhǎng)條件CVD法制備石墨烯11CVD法制備石墨烯碳源烯目前生長(zhǎng)石墨烯的碳源主要是烴類(lèi)氣體,如甲烷(CH4)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)等選擇碳源需要考慮的因素主要有烴類(lèi)氣體的分解溫度、分解速度和分解產(chǎn)物等。碳源的選擇在很大程度上決定了生長(zhǎng)溫度12CVD法制備石墨烯生長(zhǎng)基體烯目前使用的生長(zhǎng)基體主要包括金屬箔或特定基體上的金屬薄膜。選擇的主要依據(jù)有金屬的熔點(diǎn)、溶碳量以及是否有穩(wěn)定的金屬碳化物等。金屬的晶體類(lèi)型和晶體取向也會(huì)影響石墨烯的生長(zhǎng)質(zhì)量。13CVD法制備石墨烯生長(zhǎng)條件烯從氣壓的角度可分為常壓、低壓(105Pa～10-3Pa)和超低壓(<10-3Pa)。據(jù)載氣類(lèi)型不同可分為復(fù)原性氣體(H2)、惰性氣體(Ar、He)以及二者的混