一种新型的SiGe超高真空化学气相沉积系统

研制成功了一台超高真空化学气相沉积系统。该系统采用扁平石英管作为生长室 ,扁平石墨加热器进行加热。系统真空度用分子泵维持 ,本底真空度可达 2× 10 -6Pa。利用该系统所生长的SiGe外延层晶体质量良好 ,界面清晰平直 ;

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。

固体薄膜的超高真空化学气相沉积

描述了用于进行超高真空化学气相沉积（UHVCVD）研究的一实验装置，并讨论氧钛、砷化镓、铑和铁薄膜在硅单晶表面上的UHVCVD及其原位表征．还简单地探讨了UHVCVD在制备模型催化剂中的应用．关＠词##4化学气相淀积;;固体薄膜;;氧化钛;;砷化镓;;铑;;铁;;硅;;模型催化剂;;超高真空;;俄歇电子能谱;;

超高真空化学气相生长用于应变硅的高质量SiGe缓冲层

采用UHV/CVD技术,以多层SiGe/Si结构作为缓冲层来生长应变弛豫SiGe虚衬底,并在此基础上生长出了具有张应力的Si层.利用高分辨X射线、二次离子质谱仪和原子力显微镜分别对薄膜的晶体质量、厚度以及平整度进行了分析.结果表明,通过这种方法制备的SiGe虚衬底,不仅可以有效提高外延层中Ge含量,以达到器件设计需要,而且保证很好的晶体质量和平整的表面.Schimmel液腐蚀后观察到的位错密度只有1×106cm-2.

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。

超高真空化学气相沉积外延生长锗硅材料及其应用

综述了硅基锗硅薄膜的外延生长技术、设备及其在光电子器件上的应用,其中着重介绍了超高真空化学气相沉积系统(UHVCVD)。目前来说,UHVCVD是产业化制备高质量锗硅材料的最佳选择。

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。

铜箔衬底对化学气相沉积法制备石墨烯的影响

化学气相沉积法(CVD)制备石墨烯用的铜箔往往要求其表面平整、具有较大晶粒、大面积的Cu(111)晶面取向。本研究采用不同厚度的商用压延铜箔与电解铜箔为衬底,对比分析了铜箔表面形貌、晶粒尺度与Cu(111)面的差异,并探讨了在相同条件下两类铜箔对生长石墨烯的影响。研究表明,电解铜箔的表面粗糙度在预处理与退火后均大于压延铜箔。压延铜箔由于经历变形,退火处理后晶粒尺寸为37μm,Cu(111)面比例约40%,电解铜箔退火后晶粒尺寸约为24μm,Cu(111)面比例约为28%,压延铜箔优于电解铜箔。CVD制备石墨烯后发现压延铜箔上生长的石墨烯岛的面积大于电解铜箔,石墨烯缺陷要少于电解铜箔,即相同制备条件与相同厚度下压延铜箔上制备的石墨烯质量优于电解铜箔上制备的石墨烯。

3C-SiC纳米线的化学气相沉积法制备及超声裁剪研究

3C-SiC又称β-SiC,有着优异的耐高温、耐腐蚀、耐辐照性能,是反应堆这类复杂环境中的理想材料。近年来,一维碳化硅纳米线材料成为碳化硅材料研究领域的热门研究方向,同时也面临加工手段匮乏、加工难度大的问题。我们通过化学气相沉积法成功制备了含有高密度堆叠层错的3C-SiC纳米线,并采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)、X射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)以及拉曼光谱(Raman spectrum)等多种手段对制备出来的碳化硅纳米线进行了微观结构表征,揭示了其独特的微观形态和晶体结构特征;进一步研究了超声裁剪碳化硅纳米线,利用“气泡-射流”模型结合碳化硅纳米线的形态解释了碳化硅纳米线的超声裁剪过程,探索了碳化硅纳米线的直径、强度、缺陷等对其在超声过程中断裂行为的影响。本研究为碳化硅纳米线的超声裁剪加工和纳米线的强度研究提供了新的视角,对于未来碳化硅纳米线在核能领域的应用具有重要的意义。

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。

基于ANSYS的物理气相沉积真空装置力学分析

PVD用真空装置是实现真空镀膜试验的重要设备,必须保证真空装置在实际工况和载荷的作用下十分安全可靠,不发生破损事故。文中采用ANSYS软件对真空装置建模、划分网格、确定边界,并施加实际载荷、地震载荷,计算在设计工况、正常工况、异常工况及事故工况下的应力值。采用计算值对原有的设计进行了修正,将壁厚从原始设计14 mm改为10 mm,节省了9%的不锈钢材料。修改后的设计方案仍可满足RCC-M规范要求。

化学气相沉积SiC涂层的制备及水热腐蚀行为

采用化学气相沉积法在高纯石墨块上制备SiC涂层,并进行水热腐蚀实验,研究化学气相沉积工艺、涂层形貌结构与涂层水热腐蚀行为的关系。结果表明:随稀释氢气流量增大,涂层平均晶粒尺寸减小,涂层出现游离Si的可能性增大,其耐水热腐蚀性能逐渐降低;随沉积温度从1 000℃升高至1 300℃,涂层结晶度和平均晶粒尺寸都先增大后减小,在沉积温度为1 200℃时获得最大值,水热腐蚀后涂层结构和晶粒形貌保持完好;随三氯甲基硅烷水浴温度升高,涂层的平均晶粒尺寸增大,50℃水浴温度下制备的涂层结晶度最差且被腐蚀得最严重。

金属有机物化学气相沉积颗粒物污染及在线氯气清洗工艺研究

近耦合喷淋MOCVD在硅衬底GaN基LED外延生长中优势显著。外延中反应室内颗粒物污染直接影响着晶体质量。通过自主设计加工全316L不锈钢近耦合MOCVD喷头,在近耦合喷淋MOCVD上首次实现了在线氯气清洗并完成工艺优化。利用激光尘埃粒子计数器对硅衬底GaN基LED外延过程中,不同工艺、反应室不同位置颗粒物数量随时间变化、粒径分布进行研究。验证了近耦合喷淋MOCVD在线氯气清洗可行且效果良好。发现抹灰工艺会产生大量颗粒物,10min颗粒物难以稳定。颗粒物污染主要来自加热器,且加热器处颗粒物粒径较大。该结果可为外延工艺优化及相关设备开发提供参考。

低对称性二维层状过渡金属硫族化合物合金及异质结的化学气相沉积法制备研究进展

低对称性二维过渡金属硫族化合物(TMDs)合金及异质结是一类面外为层状结构、面内对称元素少的功能纳米材料。它不仅表现出丰富可调的电子能带结构,且在光学、电学、力学等方面显示出独特的各向异性物理特性,因而在偏振光探测器、各向异性逻辑电路、触觉传感器等领域具有广阔应用前景。低对称性二维TMDs合金及异质结的可控制备是发挥其优异性能、保障其潜在应用的前提。本文首先按照元素种类的不同从二维铼(Re)基低对称合金和二维碲(Te)基低对称合金两方面对低对称性二维TMDs合金的化学气相沉积法制备进行归纳。然后,按照异质结构的不同从垂直异质结和水平异质结两方面梳理了低对称性二维TMDs异质结制备的最新进展。最后,对该领域现阶段存在的问题及挑战进行了总结与展望。

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。

化学气相沉积法制备高氮掺杂碳纳米笼的电容去离子性能

电容去离子(CDI)是一种基于电场力驱动的快速去除水中带电离子的新型脱盐技术,在盐水预富集和降低零排能耗方面极具潜力。但目前CDI技术受限于多孔碳电极低电吸附活性及不可控的孔结构分布导致脱盐容量和电荷效率较低,限制其进一步应用。为此,以吡啶在为碳源、碱式碳酸镁为模板剂通过化学气相沉法,构建了高活性表面、结构可控的N掺杂碳纳米笼状结构(N-CNC),探究其脱盐性能。通过精准控制载气与吡啶进入量,制备的N-CNC是由3~5层石墨化碳层层堆叠的空心长方体形貌,且外壁平均壁厚在1~2 nm,其中N质量分数高达4.2%。得益于这种优异的孔隙结构分布和丰富的表面化学性质,N-CNC展现出以赝电容贡献为主的电化学行为。组装N-CNC//N-CNC对称模块,采用单通道脱盐模式脱盐测试,结果表明,盐吸附量和电荷效率分别为21.8 mg/g和82%,能耗低至0.71 Wh/g。进一步使用自组装CDI模块处理煤化工高盐水,在1.2 V吸附电压下获得Cl^(-)、SO_(4)^(2-)和NO_(3)^(-)电吸附脱盐容量分别为33.4、20.5和8.9 mg/g,其中Cl-/SO_(4)^(2-)选择性比高达5.1。本研究提供了一种简便可控的N掺杂碳纳米笼状结构制备方法,为CDI浓缩工业卤水预富集应用提供理论和技术支撑。

化学气相沉积陶瓷薄膜高温摩擦磨损性能研究

目的对比研究不同陶瓷薄膜的耐高温磨损性能。方法采用化学气相沉积工艺制备了TiN/TiCN、TiN/Al_(2)O_(3)、TiN/TiCN/Al_(2)O_(3)3种陶瓷薄膜。通过划痕测试、显微硬度测试、高温摩擦磨损试验等测试方法,分别表征并评价3种陶瓷薄膜的附着力、硬度、耐600℃高温磨损性能,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜对磨痕形貌进行分析。结果化学气相沉积制备的3种陶瓷薄膜结构致密,无孔隙、裂纹等缺陷,且与基材结合界面良好,其中,TiN/TiCN/Al_(2)O_(3)多层薄膜与基体结合力最佳,为68.53 N,但其表层Al_(2)O_(3)薄膜与中间层TiCN薄膜结合强度较弱。600℃高温摩擦磨损结果表明,TiN/Al_(2)O_(3)薄膜具有最高的高温摩擦因数,平均为0.51,但其耐高温磨损性能最佳,体积磨损率为0.58×10^(‒5)mm^(3)/(N·m);而TiN/TiCN薄膜具有最低的高温摩擦因数,平均为0.37,但其耐高温磨损性能最差,体积磨损率为4.23×10^(‒5) mm^(3)/(N·m)。结论3种陶瓷薄膜高温摩擦磨损的主要损伤形式各异,TiN/TiCN薄膜的主要磨损机制为黏着磨损、氧化磨损和疲劳磨损,TiN/Al_(2)O_(3)薄膜的主要磨损机制为磨粒磨损,TiN/TiCN/Al_(2)O_(3)多层薄膜的主要磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损。TiN/Al_(2)O_(3)薄膜的耐高温磨损性能最佳是由于其硬度较高,且化学性质稳定,主要磨损形式为磨粒磨损,较难被磨损去除。而TiN/TiCN薄膜耐高温磨损性能最差是由于TiCN薄膜硬度较低,在高温摩擦作用下,会发生氧化磨损、黏着磨损、疲劳磨损等多种损伤形式。

液态前驱体化学气相沉积法生长单层二硒化钨

化学气相沉积(CVD)是实现二维(2D)过渡金属硫族化合物(TMDs)制备的简单有效方法。晶核位置的随机分布和生长可控性差是当前实现大面积高质量制备TMDs的一项巨大挑战。本工作以单层二硒化钨的生长为例,采用液态前驱体并调控其浓度使微量金属前驱体高度均匀地分散在生长衬底表面,可有效诱导低过饱和度,从而降低成核密度,最终得到组分分布均匀、高质量的单层二硒化钨。这种液态前驱体化学气相沉积技术可以推广到其他2D材料的生长,为大面积、均匀的高质量2D材料的生长提供了一种更有效的方式。

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。

化学气相沉积法在锂离子电池硅/碳负极中的应用

在众多锂离子电池负极材料中,硅由于其超高的理论容量(4200 mA·h·g^(-1)),被认为是下一代高能量密度电池最有前途的负极材料。然而,硅基材料在循环中较大的体积效应,限制了其电化学性能的发挥,并极大地阻碍了其实际应用。研究表明,硅/碳复合负极材料能够有效缓解硅的体积膨胀,提升导电性,从而提高硅基负极的稳定性和电池的循环寿命。然而,实现高稳定性的批量生产仍然是一个巨大的挑战。由于化学气相沉积法(CVD)可以实现高质量沉积,且工艺简单,因此在制备硅/碳负极材料中得到广泛应用。从沉积硅、沉积碳和沉积硅/碳三个方面展开综述了化学气相沉积法在锂离子电池硅/碳负极中的应用,重点介绍了其设计策略和电池性能。最后,给出了硅基负极的发展趋势和应用前景。