化学气相沉积法ppt课件.pptx

化学气相沉积法(CVD)制备石墨烯,滕燕燕,化学气相沉积（CVD),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,气相生长技术,CVD反应体系应满足的条件：,CVD反应过程的主要步骤,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,01,02,03,04,热壁低压化学气相沉积LPCVD,金属有机化学气相沉积MOCVD,等离子体化学气相沉积PECVD,激光化学气相沉积LCVD,CVD技术的分类,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,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 化学氧化还原法 化学气相沉积法,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。,CVD 法制备石墨烯,渗碳析碳机制： 对于镍等具有较高溶碳量的金属基体，碳源裂解产生的碳原子在高温时渗入金属基体内，在降温时再从其内部析出成核，最终生长成石墨烯。,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,CVD 法制备石墨烯,表面生长机制： 对于铜等具有较低溶碳量的金属基体，在高温下气态碳源裂解生成的碳原子吸附于金属表面，进而成核生长成石墨烯薄膜。,石墨烯的 生长主要涉及三个方面：碳源、生长基体和生长条件,CVD 法制备石墨烯,CVD 法制备石墨烯 碳源,烯,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,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,CVD 法制备石墨烯 生长基体,烯,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。,CVD 法制备石墨烯 生长条件,烯,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 ) 。,T,H,A,N,K,S,