热丝化学气相沉积法制备单晶金刚石的试验研究

热丝化学气相沉积法沉积区域可达12英寸(30.48 cm),其具备大批量生产单晶金刚石的潜力。采用尺寸为3 mm×3 mm×1 mm,(100)取向的单晶金刚石为基体,利用热丝化学气相沉积法以甲烷和氢气为前驱体,同时通入少量氮气进行同质外延生长。结果表明,在热丝温度为2200℃、碳源浓度为4%、腔体气压为4 kPa的条件下,单晶金刚石以3.41μm/h的速度生长,表面无多晶、破口、孔洞等缺陷;外延层X射线衍射光谱在(400)面处峰值的半高宽为0.11°,低于基体的半高宽0.16°,证明外延层具有较高的晶体质量;氮气的引入可以提升单晶金刚石的生长速度,同时降低外延层的晶体质量,较高的氮气浓度还会使得单晶金刚石的生长模式转为岛状生长。

化学气相沉积HfO_(2)涂层的制备及性能

采用化学气相沉积(CVD)法在难熔金属Mo表面制备厚约8μm的HfO_(2)涂层。通过HSC Chemistry软件从热力学角度探究CVD HfO_(2)的反应过程,分析HfO_(2)涂层的微观形貌、择优生长情况和纳米力学性能,测试涂层与基体的结合力及抗热震性。结果表明:HfO_(2)涂层与基体结合良好,在经历25~2000℃,100次循环热震后涂层表面未出现宏观剥落;划痕法测定的涂层附着力约23 N;在2.5~5μm波段,涂层表面平均发射率为0.48,将Mo在该波段的平均发射率提高了近5倍。

机器学习在化学气相沉积中的应用研究进展

化学气相沉积技术是一种近几十年发展起来的制备无机材料的化工技术。随着机器学习技术的发展,其在化学气相沉积领域也发挥着不小的作用。基于此,本文概述了化学气相沉积的原理与机器学习的发展历程,分析了机器学习在化学气相沉积中的典型应用,总结并分析了未来应用的发展趋势。

化学气相沉积制备高c轴取向的BiOI薄膜

碘氧化铋(BiOI)由于低毒性、对点缺陷的耐受性和较强的吸光能力而应用在光催化、光伏和光电探测器领域。本文采用化学气相沉积(CVD)方法,以BiI_(3)粉末作为蒸发源,O_(2)/Ar作为反应气体,在钠钙玻璃基底上沉积BiOI薄膜,并通过研究蒸发源温度和沉积时间对薄膜物相和形貌的影响,分析了BiOI薄膜的生长机理。结果表明CVD方法制备的BiOI薄膜属于四方晶系,具有高c轴取向的特点。c轴取向的薄膜平行于基底生长,其结晶性、透过率及缺陷性能等都与蒸发温度和沉积时间密切相关。当蒸发温度为370℃、沉积时间为20 min时,BiOI薄膜的晶化最好,透过率最低,缺陷最少。

化学气相沉积法制备智能窗用热致变色VO_(2)薄膜的研究进展

热致变色智能窗是通过在玻璃上沉积温度刺激响应型材料,实现根据环境温度调控窗户玻璃的太阳光透过率,减少建筑物能耗的节能窗户。二氧化钒(VO_(2))是一种典型的热致相变材料,在~68℃发生金属-绝缘体相变,相变前后伴随光学性能的显著变化,在智能窗等多个领域有潜在的技术应用。然而,当前VO_(2)基热致变色智能窗的应用仍存在着相变温度(τc)偏高、可见光透过率(Tlum)低和太阳能调节效率(ΔTsol)不足等问题,无法满足实际建筑节能的需求。为了解决这些问题,研究人员开展了广泛而深入的工作。化学气相沉积法(Chemical vapor deposition,CVD)能够以合理的成本生产高质量、大面积的VO_(2)薄膜,受到研究者青睐。本文总结了近年来利用CVD技术制备VO_(2)薄膜的研究进展,系统介绍常压化学气相沉积、气溶胶辅助化学气相沉积、低压化学气相沉积、金属有机物化学气相沉积、原子层沉积和等离子体增强化学气相沉积等CVD工艺,分析了反应物种类及比例、反应温度、压力、载体流量等因素对VO_(2)薄膜质量的影响,并结合元素掺杂、纳米复合薄膜、多层膜结构等对VO_(2)薄膜的性能调控与优化进行总结,最后对未来等离子体增强化学气相沉积制备VO_(2)薄膜的研究前景做出展望。

金属基底上化学气相沉积法制备石墨烯研究进展

石墨烯因其独特的结构以及卓越的光、电、热性能,已成为材料科学领域的研究焦点。目前,制造或分离单层和双层石墨烯的方法多种多样,其中化学气相沉积技术因其能够生产高质量石墨烯而备受青睐。化学气相沉积不仅可以在不同金属基底上成功合成石墨烯,而且具有大规模生产的潜力,操作简便,成本效益高。本文将对化学气相沉积法在不同金属基底上制备石墨烯的过程进行综述,并展望其未来的发展方向。

低压化学气相沉积氮化硅薄膜工艺研究

低压化学气相沉积法(Low-Pressure Chemical Vapor Deposition,LPCVD)沉积的氮化硅薄膜(LPSi_(3)N_(4))具有质量高、副产物少、厚度均匀性好等特性,常应用于局部氧化的掩蔽膜、电容的介质膜、层间绝缘膜等工艺制程。介绍低压化学气相沉积氮化硅薄膜(LPSi_(3)N_(4))的制备工艺,以及不同工艺参数的调试对氮化硅薄膜均匀性和沉积速率的影响。

化学气相沉积法制备二维过渡金属硫族化合物研究进展

二维过渡金属硫族化合物(TMDs)是继石墨烯之后的新型二维材料,由于其自身的独特物理化学性质在半导体、光电材料、能源储存和催化制氢等方面备受瞩目。化学气相沉积(CVD)是目前适合实现大规模制备二维材料的工艺之一,制备过程中参数的高度可控性使其具有很大优势。本文综述了近期通过CVD制备TMDs的研究进展,探讨了在CVD制备工艺中各种参数对产物生长和最终形貌的影响,包括前驱体、温度、衬底、辅助剂、压力和载气流量等。列举了一些改进的CVD制备工艺,并对其特点进行了总结。最后讨论了目前CVD制备TMDs所面临的挑战并对其发展前景进行展望。

第二十二讲 化学气相沉积(CVD)技术

(接2023年第1期88页)2.1 PECVD技术原理与特征等离子激发的化学气相沉积借助于真空环境下气体辉光放电产生的低温等离子体,增强了反应物质的化学活性,促进了气体间的化学反应,从而在低温下也能在基片上形成新的固体膜。图1是PECVD装置示意图。

等离子体增强化学气相沉积法制备类金刚石薄膜研究综述

类金刚石薄膜由于其独特的物理化学特性,使得该薄膜在光学、电学、机械、医学、航空航天等领域得到了广泛应用。等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition,PECVD)制备类金刚石是近几十年兴起的新的制备类金刚石薄膜的方法,因其对沉积温度要求低,对基底友好,同时还具有沉积速率快和无转移生长的优势,获得了越来越多的研究者关注。详细介绍了类金刚石薄膜优异的特性,阐述了在等离子化学气相沉积条件下,不同沉积条件对沉积类金刚石薄膜结构特性的影响。衬底的选择直接影响着沉积类金刚石薄膜的性能,不同的衬底直接决定着生成类金刚石结构中sp^(3)相的数量和质量;沉积参数是最为常见的控制条件,对沉积薄膜的总体效果影响也是最大的,改变沉积参数,沉积薄膜的表面将会变得更加光滑致密;常用的掺杂元素是硅和氮,掺杂元素的引入往往是为了降低沉积薄膜的内应力,提高与衬底间的结合力,延长使用寿命等;由于很难直接在金属上沉积类金刚石薄膜,所以常通过制备复合层来改善沉积效果。最后对类金刚石薄膜的发展以及今后研究方向进行了展望。

气相沉积技术制备氧化锰薄膜及其组分调控的研究进展

本文介绍了利用气相沉积技术,包括物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积等技术制备氧化锰薄膜以及组分调控的研究现状,重点介绍了等离子体辅助化学气相沉积/原子层沉积氧化锰薄膜的研究进展,对所使用的锰前驱体做了总结,并展望了氧化锰薄膜的发展趋势。

第二十二讲 化学气相沉积(CVD)技术

化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)是在一定温度条件下,混合气体之间或混合气体与基材表面相互作用,并在基材表面上形成金属或化合物的薄膜镀层,使材料表面改性,以满足耐磨、抗氧化、抗腐蚀以及特定的电学、光学和摩擦学等特殊性能要求的一种技术。

第二十二讲 化学气相沉积(CVD)技术

(接2023年第2期88页)(5)扩大了化学气相沉积的应用范围,特别是提供了在不同的基片制备各种金属膜、非晶态无机物膜、有机聚合膜有可能性。PECVD的缺点如下:(1)PECVD反应是非选择性的。在等离子体中,电子能量分布的范围宽,除电子碰撞外,其离子的碰撞和放电时产生的射线作用也可产生新的粒子。从这一点上看,等离子体增强CVD的反应未必是选择性的,有可能存在几种化学反应,致使反应产物难以控制。有些反应机理也难以解释清楚。所以采用等离子体增强CVD难以获得纯净的物质。

化学气相沉积石墨烯/铜合金制备与导电、耐磨性能研究

通过原位化学气相沉积(CVD)技术,在铜粉上包覆石墨烯,再通过真空热压技术制备出石墨烯/铜合金。研究表明:铜晶粒表面包覆了高质量的石墨烯。在铜粉表面原位生长的石墨烯均匀分散在铜晶粒的晶界处,而且石墨烯的含量低,只占0.04%(质量分数)。石墨烯/铜合金具有高的导电性能,导电率高达97%IACS。同时,石墨烯/铜合金的摩擦系数降低到0.46,与铜相比降低了38.7%。石墨烯/铜合金的磨损率降低到2.09×10^(-4)mm^(3)/(N·m),与铜相比降低了68.6%。

面向散热应用的碳化硅表面热丝化学气相沉积金刚石膜生长速率

金刚石具有极高的导热系数,在热管理中具有广阔的应用前景.基于热丝化学气相沉积法,采用多次沉积工艺在碳化硅表面制备了金刚石厚膜.采用扫描电子显微镜和拉曼光谱仪对金刚石膜进行了表征,系统地研究了热丝功率、碳源浓度和反应压力等工艺参数对金刚石生长速率及质量的影响.研究结果表明,当热丝功率为1600 W、碳源浓度在形核阶段为18/300和生长阶段为14/300、反应压力为4 kPa时制备的金刚石膜质量最佳,此时金刚石膜生长速率约为1.4μm/h.

化学气相沉积制备硬质合金刀具涂层研究进展

化学气相沉积技术(CVD)广泛应用于硬质耐磨涂层的生产中,该类涂层可大大提高硬质合金工具的耐磨性和寿命。综述了CVD涂层技术在硬质合金切削刀具中的应用研究进展,首先介绍了CVD涂层技术的原理及其发展历程;其次阐述了模拟计算方法(相图计算、流体力学计算、第一性原理计算、相场模拟、机器学习等)在CVD涂层中的应用;再次介绍了CVD涂层的沉积实验及结构和性能表征方法;最后列举了几种典型的硬质合金刀具用CVD涂层,以期为高性能涂层的智能设计、智能集成和智能研发提供新的思路:即把多尺度计算模拟、科学数据库和关键实验集成到硬质涂层开发的全过程中,通过对成分-工艺-结构-性能进行关联分析,将耐磨涂层的研发由传统经验或者半经验方式提升到科学的微结构智能设计上,以实现基体与涂层微结构调控和性能的协同优化,获得最佳的综合性能。

化学气相沉积法制备硅碳复合负极材料的研究进展

目前,利用硅材料的高比容量和碳材料的稳定性制备硅碳复合负极材料是最有效的途径之一。在众多硅碳复合负极材料制备工艺中,因化学气相沉积法(CVD)制备的硅碳复合负极具有充放电效率高、循环稳定性好、对设备要求较低、适合工业化生产等优势,受到了广泛关注。综述了CVD法制备硅碳复合负极材料的研究进展,从硅碳复合材料结构角度,如核壳结构、蛋黄壳结构、多孔结构和嵌入式结构,对不同结构类型的硅碳复合负极材料结构设计及电池性能等方面进行介绍,同时阐述了各自优势以及存在的问题。最后介绍了CVD法制备硅碳复合负极材料应用进展,并对硅碳复合负极材料产业化进行了展望。

金属有机物化学气相沉积法制备负载型纳米TiO_2光催化剂及性能评价

纳米粉末TiO2是有效的光催化剂,但存在回收困难、分散性差、颗粒易团聚等问题,极大地限制了其在废水处理中的实际应用.为解决上述问题,采用常压金属有机物化学气相沉积技术在活性炭表面沉积构成纳米TiO2固定化非均相光催化剂.XRD图谱表明煅烧温度为773 K时负载的TiO2晶型结构为锐钛矿,873 K时出现金红石相.TEM分析表明负载量为8%(wt)时负载的TiO2颗粒的粒径为10～20 nm;载体负载前后BET面积减少仅为6%.以对氯苯酚(4-CP)为污染物进行了光催化降解实验,结果表明制备的负载型TiO2的光催化活性不仅接近商业粉末光催化剂P25,而且可以重复使用10次其光催化活性保持不变,显示了较好的废水处理应用前景.

化学气相沉积制备V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂及表征

以蜂窝堇青石为基体,采用化学气相沉积技术结合浸渍工艺制备出V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂,通过SEM、BET、XRD和EDS完成载体以及催化剂微观结构和成分表征,并利用活性评价装置测试了催化剂NO脱出率。试验结果表明,化学气相沉积技术制备的载体表面为锐钛矿型TiO2,其颗粒聚集成团块状,BET为62.73m2/g,平均孔径为9.8nm。制备的V2O5-WO3/TiO2催化剂孔结构规律与TiO2载体相似,V2O5在TiO2载体上无定形态单层分散,微量V2O5在微区长大成针状,宽度<100nm;在350℃、4000h-1、n(NH3)/n(NO)=1时,催化剂NO脱出率ηNO达到96.7%。

以生物质为催化剂化学气相沉积制备碳纳米管

以富含过渡金属元素铁的天然生物质黑木耳、紫菜、香菇、黑芝麻的炭化粉末作为催化剂前驱体,天然气为碳源,采用化学气相沉积工艺制备了碳纳米管(CNTs)。所制CNTs阵列的管径较窄,排列整齐,归因于蘑菇、紫菜和黑芝蔴的碳含量高及铁基纳米颗粒分散均匀。采用黑木耳为催化剂所制CNTs的直径也较窄,但杂乱生长,可能是由于黑木耳的碳含量低及铁基纳米颗粒分布不均匀所致。