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化學(xué)氣相沉積技術(shù)的使用
生產(chǎn)晶須:
晶須屬于一種以為發(fā)育的單晶體,它在符合材料范疇中有著很大的作用,能夠用于生產(chǎn)一些新型復(fù)合材料。 化學(xué)氣相沉積法在生產(chǎn)晶須時使用的是金屬鹵化物的氫還原性質(zhì)。化學(xué)氣相沉積法不但能制備出各類金屬晶須,同時也能生產(chǎn)出化合物晶須,比如氧化鋁、金剛砂、碳化鈦晶須等等。此外,也有一些在未來有可能發(fā)展成開關(guān)以及存儲記憶材料,例如氧化銅-氧化銅等都可以使用化學(xué)氣相沉積法進行生產(chǎn)。
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等離子體化學(xué)氣相沉積
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等離子體化學(xué)氣相沉積簡稱PCVD,是一種用等離子體激發(fā)反應(yīng)氣體,促進在基體表面或近表面空間進行化學(xué)反應(yīng),生成固態(tài)膜的技術(shù)。等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)的基本原理是在高頻或直流電場作用下,源氣體電離形成等離子體,利用低溫等離子體作為能量源,通入適量的反應(yīng)氣體,利用等離子體放電,使反應(yīng)氣體激發(fā)并實現(xiàn)化學(xué)氣相沉積的技術(shù)。它在金屬單晶薄膜的制備上也比較常見(比如制備W、Mo、Pt、Ir等)以及個別的化合物單晶薄膜(例如鐵酸鎳薄膜、釔鐵石榴石薄膜、鈷鐵氧體薄膜等)。
等離子體化學(xué)氣相沉積原理及特點
原理是在高頻或直流電場作用下,源氣體電離形成等離子體,基體浸沒在等離子體中或放置在等離子體下方,吸附在基體表面的反應(yīng)粒子受高能電子轟擊,結(jié)合鍵斷裂成為活性粒子,化學(xué)反應(yīng)生成固態(tài)膜。沉積時,基體可加熱,亦可不加熱。工藝過程包括氣體放電、等離子體輸運,氣態(tài)物質(zhì)激發(fā)及化學(xué)反應(yīng)等。主要工藝參數(shù)有:放電功率、基體溫度、反應(yīng)壓力及源氣體成分。主要特點是可顯著降低反應(yīng)溫度,已用于多種薄膜材料的制備。等離子刻蝕檢驗原理為冷熱探針法,具體方法如下:熱探針和N型半導(dǎo)體接觸時,傳導(dǎo)電子將流向溫度較低的區(qū)域,使得熱探針處電子缺少,因而其電勢相對于同一材料上的室溫觸點而言將是正的。
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等離子體增強化學(xué)氣相沉積的主要過程
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等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)技術(shù)是借助于輝光放電等離子體使含有薄膜組成的氣態(tài)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而實現(xiàn)薄膜材料生長的一種新的制備技術(shù)。由于PECVD技術(shù)是通過應(yīng)氣體放電來制備薄膜的,有效地利用了非平衡等離子體的反應(yīng)特征,從根本上改變了反應(yīng)體系的能量供給方式。5)利用調(diào)節(jié)沉積的參數(shù),可以有效地控制覆層的化學(xué)成分、形貌、晶體結(jié)構(gòu)和晶粒度等。一般說來,采用PECVD技術(shù)制備薄膜材料時,薄膜的生長主要包含以下三個基本過程:
首先,在非平衡等離子體中,電子與反應(yīng)氣體發(fā)生初級反應(yīng),使得反應(yīng)氣體發(fā)生分解,形成離子和活性基團的混合物;
其二,各種活性基團向薄膜生長表面和管壁擴散輸運,同時發(fā)生各反應(yīng)物之間的次級反應(yīng);
然后,到達生長表面的各種初級反應(yīng)和次級反應(yīng)產(chǎn)物被吸附并與表面發(fā)生反應(yīng),同時伴隨有氣相分子物的再放出。