赵培教授团队:紧焦化学气相沉积技术,开启薄膜材料创新之门

赵培,教授,博士生导师,楚天学子/工大学者特聘教授、“湖北省杰出青年科学基金”及“武汉市青年科技晨光计划”人才基金项目获得者;2021年被评为武汉工程大学材料学科带头人;主要从事化学气相沉积法制备各种结构及功能薄膜/涂层的技术和设备开发研究。

等离子体增强化学气相沉积设备的技术要点及性能分析

等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是一种重要的表面涂覆技术,可用于制备薄膜材料。对此,需要研究并分析等离子体增强化学气相沉积设备的技术要点和性能,介绍PECVD设备的基本构成和工作原理,研究PECVD设备的关键技术要点。其中,气体供给系统的精确控制是实现均匀沉积薄膜的关键。为了提高沉积速率和薄膜质量,需优化反应室的设计以确保等离子体的均匀分布和稳定性。此外,射频电源的功率和频率的选择也对薄膜质量有重要影响。实践证明,通过研究技术要点和性能分析,可进一步优化设备参数,提高薄膜质量和沉积效率,为相关领域研究提供有力支持。

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。

流化床-化学气相沉积技术的应用及研究进展

流化床-化学气相沉积(FB-CVD)技术是一种多学科交叉的材料制备技术,兼有流化床传热传质性能良好以及化学气相沉积均匀、产物单一等优点,在工业生产中有着广泛的应用,但因其属于交叉学科,散见于各种研究,没有进行专门的进展评述。本文拟对FB-CVD的工业应用进行专题综述,分析其发展和研究趋势。首先探讨了FB-CVD的基本原理,分别综述了其在颗粒包覆、一维纳米材料、多晶硅制备、颗粒表面改性及粉体制备等方面的应用,介绍了FB-CVD的过程模拟及反应器结构优化方面的研究进展。通过以上讨论,梳理了FB-CVD研究的科学内涵。可以看出,该过程具有明显的多尺度特征,即材料制备的微观层次、颗粒流化均匀性的介观层次以及反应器结构设计的宏观尺度。总结得出:FB-CVD技术的未来发展取决于3个尺度的耦合分析,其研究重点也应关注尺度间的相互影响效应,如材料制备的均相成核、非均相成核和颗粒流化及运动规律的相互耦合等。

化学气相沉积技术与材料制备

概述化学气相沉积技术的一般原理与技术 ,总结化学气相沉积技术在材料制备方面的发展与应用状况 。

中温化学气相沉积(MTCVD)工艺技术及超级涂层材料的研究

采用MT CVD工艺技术 ,用CH3 CN等含有C/N原子团的有机化合物 ,在 70 0～ 90 0℃沉积组织致密、层间结合强度好、柱状结晶的超级TiCN涂层。研究了沉积温度、压力、不同气体流量等工艺参数对TiCN涂层组织结构及性能的影响规律 ;分析了超级涂层材料设计机理和结构 ,给出了在经过改造的高温化学气相沉积 (HT CVD)设备上应用HT CVD和MT

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。

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。

用等离子体增强化学气相沉积技术制备类金刚石碳薄膜的摩擦磨损性能研究

利用射频-直流等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅衬底上沉积类金刚石碳薄膜,采用激光拉曼光谱仪和原子力显微镜对薄膜的结构和表面形貌进行表征,采用纳米压痕仪测定薄膜的硬度,并用UMT型微摩擦磨损试验机考察了薄膜在不同试验条件下的摩擦磨损性能.结果表明:所制备的类金刚石碳薄膜表面光滑致密且硬度较高;在干摩擦条件下与GCr15钢球或Al2O3球配副时显示出良好的减摩抗磨性能,摩擦系数较低,耐磨寿命较长,而在水润滑条件下同Al2O3球配副时发生灾难性磨损.

激光诱导化学气相沉积制膜技术

综述了LCVD制备薄膜的原理和特性,国内外对LCVD的研究应用情况及目前最新的研究方向。阐明了LCVD技术在制备薄膜过程中的生长低温化及高精度膜厚的可控制性能等特点。分析了激光功率、反应室气压及基材预处理等参数对薄膜质量的影响。

低压化学气相沉积技术制备锗反蛋白石三维光子晶体

采用溶剂蒸发对流自组装法将单分散SiO2微球组装形成三维有序胶体晶体模板,用低压化学气相沉积法填充高折射率材料锗,酸洗去除SiO2模板,获得了锗反蛋白石三维光子晶体.通过扫描电镜、X射线衍射仪和紫外-可见-近红外光谱仪对锗反蛋白石的形貌、成分、结构和光学性能进行了表征.结果表明:锗在SiO2微球空隙内具有较高的结晶质量,填充致密均匀.通过改变沉积工艺,可控制锗的填充率;制备的锗反蛋白三维光子晶体具有明显的光学反射峰,表现出光学带隙效应.测试的光学性能与理论计算基本吻合.

大面积热丝化学气相沉积系统衬底温度自回归模糊神经网络控制技术

建立了大面积热丝化学气相沉积衬底温度控制系统的数学模型,提出了一种基于自回归模糊神经网络控制策略,并进行了计算机仿真和试验研究。结果表明,系统具有较强的自适应、自学习能力,对设定轨迹具有良好的跟踪性能,可很好地满足金刚石膜沉积过程中系统的控制性能要求。

等离子体增强化学气相沉积技术制备锗反蛋白石三维光子晶体(英文)

采用溶剂蒸发对流自组装法将单分散二氧化硅(SiO2)微球组装形成三维有序胶体晶体模板,以锗烷(GeH4)为先驱体气用等离子增强化学气相沉积法在350℃填充高折射率材料锗,获得了锗反蛋白石光子晶体。通过扫描电镜、X射线衍射仪对锗反蛋白石的形貌、成分、结构进行了表征。结果表明:锗在SiO2微球空隙内填充均匀,得到的锗为多晶态。锗反蛋白石光子晶体为三维有序多孔结构。等离子体增强化学气相沉积的潜在优势在于可实现材料的低温填充,从而以高分子材料为模板进行复型,得到多种结构的三维光子晶体。

化学气相沉积技术对碳化硼硬质颗粒表面改性及在电沉积技术中的应用

利用化学气相沉积技术对碳化硼颗粒表面进行改性，Ｘ－射线衍射证实在碳化硼颗粒表面形成碳化铬和硼化铬混合物的薄膜．利用电沉积技术制备了 Ｎｉ－Ｗ－Ｃｏ－Ｂ４Ｃ（ＣＶＤ）表面复合材料，油润滑条件下的磨损实验结果表明 Ｂ４Ｃ颗粒的表面改性取得了良好效果，

独联体国家的难熔金属氟化物化学气相沉积技术（上）

介绍了独联体国家难熔金属氟化物化学气相沉积的工艺、设备及其产品的开发情况和研究进展。

化学气相沉积技术发展趋势

综述了化学气相沉积技术制备薄膜材料的基本原理与工艺,分析了化学气相沉积技术的发展趋势,并展望其应用前景。

化学气相沉积制膜技术的应用与发展

化学气相沉积作为一种有效的表面工程技术手段 ,发展十分迅速 ,应用范围日趋广泛。本文介绍了化学气相沉积制膜技术在国民经济各个领域中的应用及其发展趋势。

介质阻挡放电常压化学气相沉积技术及其在薄膜制备中的应用

介质阻挡放电(DBD)是一种可以在常压下工作的放电形式,以这种放电形式为离子源的介质阻挡化学气相沉积(DBD-CVD)技术可以以较高的反应物流量实现多种薄膜的沉积,因而有广阔的应用前景。综述了DBD技术的发展历史及相关理论,着重介绍了DBD-CVD技术及其应用现状,并提出展望。

化学气相沉积层的技术和应用

介绍了国内外化学气相沉积技术的研究进展，对化学气相沉积层的类型、性能和应用进行了详细的介绍，并展望了化学气相沉积法的发展趋势。

从专利文献分析化学气相沉积金刚石膜技术进展

化学气相沉积金刚石膜具有优异性能,在高新技术领域有着广泛应用。本文从国内外专利文献方面着重分析化学气相沉积金刚石膜技术研究与应用进展。