PCVD微波等离子体化学气相沉积法光纤工艺

47 V acuum　&　C ryogen ics 1997年6月微波等离子体化学气相沉积装置的工作原理吕庆敖　邬钦崇(中国科学院等离子体物理研究所,合肥　230031)(收稿日期1997-01-19)WORK ING PR INC IPL E OF M I CROW AVE PLAS M A CVD SET UPLüQi ngao　W u Qi nchong(I n stitute of Pla s ma Physics,Acade m i a Si n ica,Hefe i230031)Abstract:M icrow ave P las m a Chem ical V apo r D epo siti on(M PCVD)is an i m po rtan t m ethod fo r diamond fil m p reparati on.T he m icrow ave modes such as T E10,T E M and TM01in the m icrow ave mode converter of the M PCVD set up s w ere m easu red in experi m en ts.T he in itial phases of T E Mand TM01modes w ere given respectively.T he coup ling betw een m icrow ave and p las m a w as de2 scribed.5k W an tenna coup led M PCVD set up w as developed in Ch ina fo r the first ti m e.Keywords:M icrow ave mode,P las m a,CVD set up.摘　要:微波等离子体化学气相沉积(M PCVD)是制备金刚石膜的一种重要方法。

等离子体增强化学气相沉积1、等离子体增强化学气相沉积的主要过程等离子体增强化学气相沉积（pecvd）技术是借助于辉光放电等离子体使含有薄膜组成的气态物质发生化学反应，从而实现薄膜材料生长的一种新的制备技术。

由于pecvd技术是通过应气体放电来制备薄膜的，有效地利用了非平衡等离子体的反应特征，从根本上改变了反应体系的能量供给方式。

一般说来,采用pecvd技术制备薄膜材料时，薄膜的生长主要包含以下三个基本过程：首先，在非平衡等离子体中，电子与反应气体发生初级反应，使得反应气体发生分解，形成离子和活性基团的混合物；其二，各种活性基团向薄膜生长表面和管壁扩散输运，同时发生各反应物之间的次级反应；最后，到达生长表面的各种初级和次级反应产物被吸附并与表面反应，伴随着气体分子的重新释放。

具体说来，基于辉光放电方法的pecvd技术，能够使得反应气体在外界电磁场的激励下实现电离形成等离子体。

在辉光放电的等离子体中，电子经外电场加速后，其动能通常可达10ev 左右，甚至更高，足以破坏反应气体分子的化学键，因此，通过高能电子和反应气体分子的非弹性碰撞，就会使气体分子电离（离化）或者使其分解，产生中性原子和分子生成物。

正离子受到离子层加速电场的加速与上电极碰撞，放置衬底的下电极附近也存在有一较小的离子层电场，所以衬底也受到某种程度的离子轰击。

因而分解产生的中性物依扩散到达管壁和衬底。

这些粒子和基团（这里把化学上是活性的中性原子和分子物都称之为基团）在漂移和扩散的过程中，由于平均自由程很短，所以都会发生离子-分子反应和基团-分子反应等过程。

到达衬底并被吸附的化学活性物（主要是基团）的化学性质都很活泼，由它们之间的相互反应从而形成薄膜。

2、等离子体内的化学反应由于辉光放电过程中对反应气体的激励主要是电子碰撞，因此等离子体内的基元反应多种多样的，而且等离子体与固体表面的相互作用也非常复杂，这些都给pecvd技术制膜过程的机理研究增加了难度。

mpcvd设备工艺MPCVD设备工艺简介MPCVD（Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition）是一种常用的化学气相沉积技术，广泛应用于材料制备、薄膜涂层、光学器件等领域。

本文将对MPCVD设备工艺进行详细介绍。

一、MPCVD设备工艺概述MPCVD设备主要由微波发生器、气体供给系统、反应腔和真空抽气系统等部分组成。

其中，微波发生器产生高频电磁波，通过导波管输送至反应腔，与气体发生等离子体反应，从而实现材料沉积或涂层形成。

二、MPCVD设备工艺流程MPCVD设备工艺一般包括以下几个步骤：1. 设备准备：首先，需要对MPCVD设备进行清洁和检查，确保各部件正常运行。

然后，将待沉积的基底放置在反应腔中，并进行真空抽气，以保证反应环境的纯净。

2. 气体供给：根据所需材料的沉积要求，选择合适的气体组合。

常用的气体有氨气、氨基硅烷、甲基三氯硅烷等。

这些气体通过气体供给系统输入到反应腔中。

3. 等离子体激发：通过微波发生器产生的高频电磁波，使气体在反应腔中形成等离子体。

等离子体的激发能激发气体分子的化学键，使其发生解离、反应和重组，从而形成所需的材料。

4. 沉积过程：在等离子体的作用下，材料原子或分子被激发并运动，最终在基底表面沉积形成薄膜或涂层。

沉积速率和薄膜质量取决于气体流量、反应温度、沉积时间等参数的控制。

5. 后处理：沉积完成后，需要对样品进行后处理。

常见的后处理方法有退火、离子注入、氧化等，以提高材料的性能和稳定性。

三、MPCVD设备的应用领域MPCVD设备在材料制备和涂层技术中有着广泛的应用。

它可以用于制备各种功能性材料，如金属薄膜、半导体材料、陶瓷涂层等。

同时，MPCVD设备也被应用于光学器件制造和微纳加工领域，例如制备光纤、LED芯片、微电子器件等。

四、MPCVD设备的优势和挑战MPCVD设备相比于其他化学气相沉积技术具有以下优势：沉积速度快、沉积温度低、沉积均匀性好等。

光纤光缆制造工艺及设备重点内容:原料提纯工艺、预制棒汽相沉积工艺、拉丝工艺、套塑工艺、余长形成、松套水冷、绞合工艺、层绞工艺难点: 汽相沉积工艺参数确定、拉丝环境保护、余长的控制、梯度水冷的控制、绞合参数的选择主要内容:（1）光纤制造工艺(2)缆芯制造工艺（成缆工艺）(3)护套挤制工艺成品光缆图5－0-1光纤光缆制造工艺流程图通信用光纤是由高纯度SiO2与少量高折射率掺杂剂GeO2、TiO2、Al2O3、ZrO2和低折射率掺杂剂SiF4(F)或B2O3或P2O5等玻璃材料经涂覆高分子材料制成的具有一定机械强度的涂覆光纤。

而通信用光缆是将若干根（1～2160根）上述的成品光纤经套塑、绞合、挤护套、装铠等工序工艺加工制造而成的实用型的线缆产品。

在光纤光缆制造过程中，要求严格控制并保证光纤原料的纯度，这样才能生产出性能优良的光纤光缆产品，同时，合理的选择生产工艺也是非常重要的。

目前，世界上将光纤光缆的制造技术分成三大工艺.5.0.1光纤制造工艺的技术要点:1.光纤的质量在很大程度上取决于原材料的纯度，用作原料的化学试剂需严格提纯，其金属杂质含量应小于几个ppb，含氢化合物的含量应小于1ppm，参与反应的氧气和其他气体的纯度应为6个9（99.9999％）以上，干燥度应达－80℃露点。

2.光纤制造应在净化恒温的环境中进行，光纤预制棒、拉丝、测量等工序均应在10000级以上洁净度的净化车间中进行。

在光纤拉丝炉光纤成形部位应达100级以上。

光纤预制棒的沉积区应在密封环境中进行。

光纤制造设备上所有气体管道在工作间歇期间，均应充氮气保护，避免空气中潮气进入管道，影响光纤性能。

3.光纤质量的稳定取决于加工工艺参数的稳定。

光纤的制备不仅需要一整套精密的生产设备和控制系统，尤其重要的是要长期保持加工工艺参数的稳定，必须配备一整套的用来检测和校正光纤加工设备各部件的运行参数的设施和装置。

以MCVD工艺为例：要对用来控制反应气体流量的质量流量控制器（MFC）定期进行在线或不在线的检验校正，以保证其控制流量的精度；需对测量反应温度的红外高温测量仪定期用黑体辐射系统进行检验校正，以保证测量温度的精度；要对玻璃车床的每一个运转部件进行定期校验，保证其运行参数的稳定；甚至要对用于控制工艺过程的计算机本身的运行参数要定期校验等。

pcvd微波等离子体化学气相沉积法光纤工艺光纤作为一种基础光学元件，在通信、传感和高功率激光等领域具有广泛的应用。

而pcvd微波等离子体化学气相沉积法则是一种常用的制备光纤的工艺方法。

本文将详细介绍该工艺的原理、步骤和应用。

pcvd微波等离子体化学气相沉积法是利用微波等离子体化学技术在光纤预制体的表面上沉积纤维材料。

通过微波激发和化学反应，使气态的前驱体将所需的材料沉积在光纤预制体上形成光纤。

（1）预处理：将光纤预制体进行清洗和表面处理，以保证沉积物与预制体的结合力和质量。

（2）制备反应气体：准备所需的前驱体和气体混合物，控制其流量和浓度。

（3）沉积过程：将预制体放置于沉积室中，在微波等离子体的作用下，前驱体与气体混合物在预制体表面反应沉积，形成光纤。

（4）后处理：对制备好的光纤进行切割、抛磨和焊接等加工处理，以得到符合要求的光纤。

pcvd微波等离子体化学气相沉积法制备的光纤具有优良的性能，广泛应用于光通信、光传感、激光器和光纤传输等领域。

其特点包括低损耗、高强度、宽带宽、低色散等，能够满足不同领域的需求。

总结起来，pcvd微波等离子体化学气相沉积法是一种重要的光纤制备工艺，通过微波激发和化学反应，可以在光纤预制体上沉积所需的光纤材料。

其步骤包括预处理、制备反应气体、沉积过程和后处理。

由于其优良的性能，pcvd微波等离子体化学气相沉积法制备的光纤在通信、传感和激光等领域有着广泛的应用前景。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法在碳纤维上制备
碳纳米管
利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法在碳纤维上制备了碳纳米管，并在此基础上系统地研究了微波功率、反应时间、催化剂前驱体的吸附时间以及吸附浓度对碳纳米管生长的影响。

采用扫描电子显微镜(SEM)对样品的表面形貌进行表征。

结果表明，微波功率、反应时间对碳纳米管的形貌有很大影响，此外，随着吸附时间的增加，碳纳米管的生长速度快且产量高;吸附浓度很大时，碳纤维表面上产生了大量的无定形碳和石墨，严重影响了碳纳米管的生长质量。

引言
尽管碳纤维的轴向强度和模量高、无蠕变、耐疲劳性好，比热及导电性
介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X 射线透过性好，但其活性比表面积小、表面能低，且碳纤维与基体之间的结合力小，使得碳纤维复合材料的剪切强度和弯曲强度很低。

因此，碳纤维的表面修饰增强界面结合力是在未来很长的一段时间内的研究热点。

过去研究者常用纤维涂层来修饰碳纤维的界面特性，提高碳纤维复合材
料的机械性能。

自1991 年以来，碳纳米管引起了广泛的关注。

碳纳米管由于具有导电性好、比表面积大、优良的机械强度等众多优点，真空技术网（chvacuum/）认为是具有高性能结构和多功能复合材料的下一代候选材料。

碳纳米管混合碳纤维是一个表面修饰碳纤维的新方式。

笔者以碳纤维作为基体材料，利用实验室自制的微波等离子体化学气相
沉积的设备在碳纤维的表面生长碳纳米管，并在此基础上系统地研究了微波功。