题目
对于金属无机盐的水溶液,前驱体的水 解行为还会受到______也、______和______等多种因素 的影响。一些元素的氢化物有机烷基化合物常常是气态的或者是易于挥发的液体或固体,便于使用 在CVD技术中。如果同时通入氧气,在反应器中 发生氧化反应时就沉积出相应于该元素的氧化 物薄膜。10.化学合成反应沉积:化学合成反应沉积是由两种或两种以上的 反应原料气在沉积反应器中相互作用合成得到 所需要的无机薄膜或其它材料形式的方法。11.化学输运反应沉积:把所需要沉积的物质作为源物质,使之与适 当的气体介质发生反应并形成一种气态化合物。这种气态化合物经化学迁移或物理载带而输运 到与源区温度不同的沉积区,再发生逆向反应生 成源物质而沉积出来。这样的沉积过程称为化学 输运反应沉积O二填空1以化学工程的角度来看,任何流体的传递或输送现象,都会涉及到______、______________及______的传递现象。2基本上,CVD工艺并不希望反应气体以流 的形式流动,因为湍流会扬起反应室内的微多数的CVD设计都倾向于使气体在反应室里的 流动______来进行,使反应的稳定性提高。3APCVD的操作压力接近latm(101325Pa),按照气体分子的______来推断,此时 的气体分子间______,是属于均 匀成核的“气相反应”很容易发生,而产生微粒。 因此在工业界APCVD的使用,大都集中在对微粒 的忍受能力较大的工艺上,例如钝化保护处理。4在MOCVD过程中,金属有机源(M0源)可 以在______或______作用下,在较低温度沉 积出相应的各种无机材料,5激光化学气相沉积膜生成的特点由亠也压______、______、________Zt_因而能够调整这些参数来精确控制激光化学气 相沉积处理的结果。思考题1.影响化学气相沉积制备材料质量的几个主 要因素。答:(1)反应混合物的供应 毫无疑问,对于 任何沉积体系,反应混合物的供应是决定材料质量的最重要因素之一。在材料研制过程中,总要 通过实验选择最佳反应物分压及其相对比例。(2)沉积温度沉积温度是最主要的工艺条件 之一。由于沉积机制的不同,它对沉积物质量影 响因素的程度也不同。同一反应体系在不同温度 下,沉积物可以是单晶、多晶、无定形物,甚至 根本不发生沉积。(3)衬底材料化学气相沉积法制备无机薄膜 材料,都是在一种固态基体表面(基底)上进行 的。对沉积层质量来说,基体材料是一个十分关 键的影响因素。(4)系统内总压和气体总流速这一因素在封 管系统中往往起着重要作用。它直接影响输运速 率,由此波及生长层的质量。开管系统一般在常 压下进行,很少考虑总压力的影响,但也有少数 情况下是在加压或减压下进行的。在真空(一至 几百帕)沉积工作日益增多的情况下,他往往会 改善沉积层的均匀性和附着性等。(5)反应系统装置的因素 反应系统的密封 性、反应管和气体管道的材料以及反应管的结构 形式对产品质量也有不可忽视的影响。(6)源材料的纯度大量事实表明,器件质量 不合格往往是由于材料问题,而材料质量又往往 与源材料(包括载气)的纯度有关。2.化学气相沉积法制备纳米粒子的特点:答:利用挥发性的金属化合物为原料容易精制, 而且生成物不需要粉碎、纯化,得到的超细粉纯 度高;生成的微粒子的分散性好;控制反应条件 以获得粒径分布狭窄的纳米粒子;有利于合成高 熔点的无机化合物超微粉末;除制备氧化物粉体 外,只要改变介质气体,还可以适用于直接合成 有困难的金属,氮化物,碳化物和硼化物等非氧 化物。
对于金属无机盐的水溶液,前驱体的水 解行为还会受到______也、______和______等多种因素 的影响。
一些元素的氢化物有机烷基化合物常常是
气态的或者是易于挥发的液体或固体,便于使用 在CVD技术中。如果同时通入氧气,在反应器中 发生氧化反应时就沉积出相应于该元素的氧化 物薄膜。
10.化学合成反应沉积:
化学合成反应沉积是由两种或两种以上的 反应原料气在沉积反应器中相互作用合成得到 所需要的无机薄膜或其它材料形式的方法。
11.化学输运反应沉积:
把所需要沉积的物质作为源物质,使之与适 当的气体介质发生反应并形成一种气态化合物。
这种气态化合物经化学迁移或物理载带而输运 到与源区温度不同的沉积区,再发生逆向反应生 成源物质而沉积出来。这样的沉积过程称为化学 输运反应沉积O
二填空
1以化学工程的角度来看,任何流体的传递或
输送现象,都会涉及到______、________
______及______的传递现象。
流 的形式流动,因为湍流会扬起反应室内的微多数的CVD设计都倾向于使气体在反应室里的 流动______来进行,使反应的稳定性提高。
3APCVD的操作压力接近latm(101325Pa),按照气体分子的______来推断,此时 的气体分子间______,是属于均 匀成核的“气相反应”很容易发生,而产生微粒。 因此在工业界APCVD的使用,大都集中在对微粒 的忍受能力较大的工艺上,例如钝化保护处理。
4在MOCVD过程中,金属有机源(M0源)可 以在______或______作用下,在较低温度沉 积出相应的各种无机材料,
5激光化学气相沉积膜生成的特点由亠也压______、______、________
Zt_因而能够调整这些参数来精确控制激光化学气 相沉积处理的结果。
思考题
1.影响化学气相沉积制备材料质量的几个主 要因素。
答:(1)反应混合物的供应 毫无疑问,对于 任何沉积体系,反应混合物的供应是决定材料质量的最重要因素之一。在材料研制过程中,总要 通过实验选择最佳反应物分压及其相对比例。
(2)沉积温度沉积温度是最主要的工艺条件 之一。由于沉积机制的不同,它对沉积物质量影 响因素的程度也不同。同一反应体系在不同温度 下,沉积物可以是单晶、多晶、无定形物,甚至 根本不发生沉积。
(3)衬底材料化学气相沉积法制备无机薄膜 材料,都是在一种固态基体表面(基底)上进行 的。对沉积层质量来说,基体材料是一个十分关 键的影响因素。
(4)系统内总压和气体总流速这一因素在封 管系统中往往起着重要作用。它直接影响输运速 率,由此波及生长层的质量。开管系统一般在常 压下进行,很少考虑总压力的影响,但也有少数 情况下是在加压或减压下进行的。在真空(一至 几百帕)沉积工作日益增多的情况下,他往往会 改善沉积层的均匀性和附着性等。
(5)反应系统装置的因素 反应系统的密封 性、反应管和气体管道的材料以及反应管的结构 形式对产品质量也有不可忽视的影响。
(6)源材料的纯度大量事实表明,器件质量 不合格往往是由于材料问题,而材料质量又往往 与源材料(包括载气)的纯度有关。
2.化学气相沉积法制备纳米粒子的特点:
答:利用挥发性的金属化合物为原料容易精制, 而且生成物不需要粉碎、纯化,得到的超细粉纯 度高;生成的微粒子的分散性好;控制反应条件 以获得粒径分布狭窄的纳米粒子;有利于合成高 熔点的无机化合物超微粉末;除制备氧化物粉体 外,只要改变介质气体,还可以适用于直接合成 有困难的金属,氮化物,碳化物和硼化物等非氧 化物。
题目解答
答案
金属离子半径的大 电负性 配位数 动量的传递 动量的 传递 质量的传递 以层流 平均自由径 碰撞频率很高 热解 光解 力 流速 丨
解析
本题主要考查化学气相沉积(CVD)技术中的关键影响因素及相关概念。核心思路是理解不同工艺参数如何作用于沉积过程,包括金属离子性质、流体传递现象、气体流动类型、压力对分子行为的影响、金属有机源的活化方式及激光沉积参数等。破题关键在于结合化学工程原理与材料制备技术,明确各因素对沉积质量的作用机制。
1. 金属无机盐水解行为的影响因素
金属离子性质是关键,包括:
- 金属离子半径:半径小的离子易水解。
- 电负性:电负性高时,与水分子配位能力弱。
- 配位数:影响水合物结构稳定性。
2. 流体传递现象
流体的传递涉及动量传递(流体运动)、热量传递(温度变化)和质量传递(物质扩散)。
3. CVD气体流动类型
层流流动可减少微粒扰动,提高反应稳定性,而湍流易引起杂质混入。
4. APCVD的气体分子特性
常压下气体分子平均自由程长,分子间碰撞频率高,易发生气相反应生成微粒。
5. MOCVD的金属有机源活化方式
可通过热解(加热)或光解(光照)实现低温柔性沉积。
6. 激光化学气相沉积的可控参数
激光波长、功率、扫描速度等参数可精确调控沉积薄膜性能。