化学气相沉积法PPT课件

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THANKS
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➢选择碳源需要考虑的因素主要有烃类气体的分解温 度、分解速度和分解产物等。
➢碳源的选择在很大程度上决定了生长温度
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CVD 法制备石墨烯 烯 生长基体
➢目前使用的生长基体主要包括金属箔或特定基体上 的金属薄膜。
➢选择的主要依据有金属的熔点、溶碳量以及是否有 稳定的金属碳化物等。
➢金属的晶体类型和晶体取向也会影响石墨烯的生长 质量。
激光化学气相沉积LCVD
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CVD装置
CVD装置由气 源控制部件、沉积 反应室、沉积控温 部件，真空排气和 压强控制部件组成
出现于20世纪70年代末，被誉为集 成电路制造工艺中的一项重大突破
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石墨烯
石墨烯是由 sp2杂化的碳原子键 合而成的具有六边 形蜂窝状晶格结构 的二维原子晶体
石墨烯的主要制备方法：微机械剥离法 SiC外延生长法
化学氧化ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ原法 化学气相沉积法
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CVD 法制备石墨烯
利用甲烷等含碳化合物作为 碳源, 通过其在基体表面的
高温分解生长石墨烯。
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CVD 法制备石墨烯
表渗面碳生析长碳机机制制：：
对对于于铜镍等等具具有有较 低在解于较 基 生 时 在溶高生金高体的降渗碳温成属溶，碳温入量下的表金碳碳原时的气碳面属量源子再金态原，基的裂在从属碳子进体金解高其基源 吸 而内属 产 温 内体裂 附 成，， 核部生析长出成成石核墨，烯最薄终膜。
B
反应易于生成所需要的沉积物，其他反应产物保留在
气相中排除或易于分离
沉积薄膜本身必须具备足够低的蒸汽压，以保证在整个
C
沉积反应过程中都能在受热基体上进行；基体材料在沉
积温度下的蒸汽压也必须足够低
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CVD反应过程的主要步骤
1
2
3
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反应剂在主气 流中越过边界 层向基体材料
表面扩散
化学反应剂被 吸附在基体材 料的表面并进
行反应
化学反应生成 的固态物质在 基体表面成核， 生长成薄膜
反应后的气相物 质离开基体材料 表面，扩散回边 界层，随运输气 体排出反应室
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CVD技术在无机合成时的特点
➢不改变固体基底的形状，保形性 可利用CVD技术对
道具表面进行涂层处理，也可应用于超大规模集成电路制 造工艺中。
➢可以得到单一的无机合成物质 作为原料可以制备出更
多产品
➢可以得到特定形状的游离沉积物器具 制造碳化硅器
皿和金刚石薄膜部件
➢可以沉积生成晶体或细分状物质 可以用来生成超微
粉体，在特定的工艺条件下可以生产纳米级的超细粉末
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CVD技术的分类
01 热壁低压化学气相沉积LPCVD
02 金属有机化学气相沉积MOCVD
03 等离子体化学气相沉积PECVD
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CVD 法制备石墨烯 烯 生长条件
➢从气压的角度可分为常压、低压(105 Pa～ 10-3Pa) 和超低压(<10-3Pa)。
➢据载气类型不同可分为还原性气体(H2)、惰性气体 (Ar、He)以及二者的混合气体。
➢据生长温度不同可分为高温(>800 ℃)、 中温(600 ℃ ～ 800 ℃) 和低温(<600 ℃) 。
生长成石墨烯。
CVD法生长石墨烯的(a)渗碳析碳
机制与(b)表面生长机制示意图
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CVD 法制备石墨烯
石墨烯的ＣＶ Ｄ生长主要涉 及三个方面：
碳源、生长基体和生长条件
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CVD 法制备石墨烯 烯 碳源
➢目前生长石墨烯的碳源主要是烃类气体,如甲烷 (CH4)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)等
化学气相沉积法(CVD) 制备石墨烯
滕燕燕
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化学气相沉积（CVD) 气相生长技术
利用气态或蒸汽态的物质在热固 表面上反应形成沉积物的过程
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CVD反应体系应满足的条件：
D反应体系应满足的条件：
在沉积温度下，反应物必须有足够高的蒸气压力，要保证
A
能以适当的速率被引入反应室
反应原料是气态或易于挥发成蒸气的液体或固态物质，