化学气相沉积技术的应用与研究进展

化学气相沉积技术的应用与研究进展

摘要：本文主要围绕化学气相沉积（cvd ）技术进行展开，结合其基本原理与特点，对一些CVD 技术进行介绍。同时也对其应用方向进行一定介绍。

关键词：cvd ；材料制备；应用

引言

化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)技术是近几十年发展起来的主要应用于无机新材料制备的一种技术。[1]

CVD 是一种以气体为反应物(前驱体),通过气相化学反应在固态物质(衬底)表面生成固态物质沉积的技术。它可以利用气相间的反应, 在不改变基体材料的成分和不削弱基体材料的强度条件下,赋予材料表面一些特殊的性能。

本文论述了化学气相沉积技术的基本原理、特点和最新发展起来的具有广泛应用前景的几种新技术, 同时分析了化学气相沉积技术的发展趋势, 并展望其应用前景。

1 CVD 原理

化学气相沉积( CVD, Chemical Vapor Deposition) 是把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室, 在衬底表面发生化学反应, 并把固体产物沉积到表面生成薄

膜的过程。

图1 CVD 法示意图

CVD 的化学反应主要可分两种:一是通

过一种或几种气体之间的反应来产生沉积，如超纯多晶硅的制备、纳米材料（二氧化钛）的制备等；另一种是通过气相中的一个组分与固态基体（有称衬底）表面之间的反应来沉积形成一层薄膜，如集成电路、碳化硅器皿和金刚石膜部件的制备等。 它包括 4 个主要阶段:

① 反应气体向材料表面扩散; ② 反应气体吸附于材料的表面; ③ 在材料表面发生化学反应; ④ 气态副产物脱离材料表面。

在 CVD 中运用适宜的反应方式, 选择相应的温度、气体组成、浓度、压力等参数就能得到具有特定性质的薄膜。但是薄膜的组成、结构与性能还会受到 CVD 内的输送性质( 包括热、质量及动量输送) 、气流 的性质( 包括运动速度、压力分布、气体加热等) 、基板种类、表面状态、温度分布状态等因素的影响。[2][3][4]

2 CVD 技术特点

① 在中温或高温下，通过气态的初始化合物之间的气相化学反应而形成固体物质沉积在基体上。

② 可以在常压或者真空条件下(负压“进行沉积、通常真空沉积膜层质量较好)。

③采用等离子和激光辅助技术可以显著地促进化学反应，使沉积可在较低的温度下进行。

④涂层的化学成分可以随气相组成的

改变而变化，从而获得梯度沉积物或者得到混合镀层。

⑤可以控制涂层的密度和涂层纯度。

⑥绕镀件好。可在复杂形状的基体上以及颗粒材料上镀膜。适合涂覆各种复杂形状的工件。由于它的绕镀性能好，所以可涂覆带有槽、沟、孔，甚至是盲孔的工件。

⑦沉积层通常具有柱状晶体结构，不耐弯曲，但可通过各种技术对化学反应进行气相扰动，以改善其结构。

⑧可以通过各种反应形成多种金属、合金、陶瓷和化合物涂层。[5][6][7][8]

3 几种新型化学气相沉积技术

3.1 等离子体增强化学气相沉积（PECVD）

等离子体是在低真空条件下，利用直流电压、交流电压、射频、微波或电子回旋共振等方法实现气体辉光放电在沉积反应器

中形成的。由于等离子体中正离子、电子和中性反应分子相互碰撞，可以大大降低沉积温度。如氮化硅的沉积，在等离子体增强反应的情况下，反应温度由通常的1100K 降到600K。这样就可以拓宽CVD 技术的应用范围。[9][10]

3.2激光化学气相沉积(LCVD)

LCVD 是利用激光来做为热源，通过激光激活而增强CVD 的一种技术。它类PECVD 技术，但两者之间有重要差别。在等离子体中，电子的能量分布比激光发射的光子的能量分布要宽得多。另外，普通CVD 和PECVD 是热驱动的,通常会使大体积内的反应物预热，能耗很大，还容易导致沉积物受到加热表面的污染。而LCVD 技术是在局部体积内进行，所以减少了能耗和污染问题。如金属钨的沉积，通常这一反应是在300℃左右的衬底表面，而采用激光束平

行于衬底表面，激光束与衬底表面的距离约1mm，结果处于室温的衬底表面就能沉积出一层光亮的钨膜。

图2 LCVD法示意图

LCVD 技术也应用于包括激光光刻、大规模集成电路掩膜的修正、激光蒸发—沉积以及金属化。[11][12]

3.3 金属有机化合物化学气相沉积技术(MOCVD)

MOCVD 是一种利用低温下易分解和挥

发的金属有机化合物作为物质源进行化学

气相沉积的方法, 主要用于化合物半导体

气相生长方面。与传统的 CVD 相比, MOCVD 的沉积温度相对较低, 能沉积超薄层甚至

原子层的特殊结构表面,可在不同的基底表面沉积不同的薄膜。因此, 对于那些不能承受常规 CVD 高温, 而要求采用中低温度的基体( 如钢一类的基体) 有很高的应用价值。

图3 MOCVD法示意图

此外, 用 MOCVD 技术生长的多晶

SiO2是良好的透明导电材料, 用 MOCVD 得到的 TiO2结晶膜也用于了太阳能电池的抗

反射层、水的光电解及光催化等方面。MOCVD 技术最有吸引力的新应用是制备新型高温超导氧化物陶瓷薄膜。

[13][14]

3.4 低压化学气相沉

(LPCVD)

图4 LPCVD 法示意图

LPCVD 的压力范围一般在 1×4

10 ～4×4

10Pa 之间。由于低压下分子平均自由程增加, 气态反应剂与副产品的质量传 输速度加快, 从而使形成沉积薄膜材料的反应速度加快。同时, 气体分子分布的不均匀在很短的时间内可以消除, 所以能生长出厚度均匀的薄膜。此外, 在气体分子运输过程中, 参加化学反应的反应物分子在一定的温度下吸收了一定的能量, 使这些分子得以活化而处于激活状态, 这就使参加化学反应的反应物气体分子间易于发生化学反应, 也就是说LPCVD 的沉积速率较高。现利用这种方法可以沉积多晶硅、氮化硅、二氧化硅等。

[15]

3.5 超真空化学气相沉积(UHVCVD) 在 CVD 的另一个发展方向———高真空方面, 现已出现了超高真空化学气相沉积 ( UHVCVD) 法。其生长温度低（425～600 ℃) , 但要求真空度小于

1.33×8

10 Pa, 系统的设计制造比分子束外延( MBE) 容易, 其优点是能够实现多片生长, 反应系统的设计制造也不困难。与传统的外延完全不同, 这种技术采用低压和低温生长, 特别适合于沉积 Sn:Si 、Sn: Ge 、

Si: C 、Gex: Si1-x 等半导体材料。[16]

3.6 超声波化学气相沉积 (UWCVD)

超声波化学气相沉积是在找寻起动 CVD 的不同于电磁波的辐射形式的高能量能源要求形势下出现的。超声波能够提高 CVD 的沉积速度, 形成传统 CVD 无法获得的平滑均匀的沉积膜。据有关报道, 适当调节超声波的频率和功率, 可以使 CVD 沉积膜晶

粒细化, 强韧性提高, 增强沉积膜与基材

的结合力, 沉积膜具有强的方向性等。由于

UWCVD 具有在某些其它 CVD 方法无法获得的优点, 如沉积膜组织细小、致密, 沉积膜

与基材结合牢固, 沉积膜有良好的强韧性等, 故对此种新工艺的探讨研究是很有必要的,同时将其有效地应用到工业生产中也是很有可能的。

[17]

3.7 微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD ）

由微波源产生的微波经波导管传输至模式转换器转换或者直接稱合进谐振腔后,在基片上方中心处聚焦形成强电磁场。谐振腔和介质窗口组成的真空反应室中的反应气体在强电磁场的作用下激发产生等离子体,进而实现金刚石膜的沉积。

图5 MPCVD 法示意图

与热丝法相比,MPCVD 法避免了因热金属丝蒸发而对金刚石薄膜造成的污染;与直流电弧等离子体喷射法相比,MPCVD 法中的

微波输入功率可以连续平稳调节,使得沉积温度可连续稳定变化,克服了直流电弧法中因电弧的点火及熄灭而对衬底和金刚石膜造成巨大热冲击所造成的金刚石膜易从基片上脱落的缺点;另外,MPCVD 法可以在沉积室中产生适当面积而又稳定的等离子体球,同时它拥有洁净的沉积环境,这些均有利于高品质金刚石膜的均匀沉积。由此可以看出,MPCVD 法在所有金刚石膜制备方法中具有十分突出的优越性,因而它被认为是目前制备高品质金刚石膜的首选方法。另外,对于金刚石单晶生长和可控掺杂研究而言,MPCVD 法是唯一满足其荀刻要求的技术。虽然MPCVD 法沉积金刚石膜的技术的优点很多,但是它也存在不足之处,即该方法金刚石膜的沉积速率相对较低,且设备、技术相对复杂。

[18]

3.8 流化床-化学气相沉积（fluidized bed-chemical vapor deposition ，FB-CVD

）

图6 FB-CVD 法示意图

化学气相沉积技术广泛应用于粉体的制备和表面改性，目标产物为游离的固体形式得到超细粉末，目标产物以一定方式沉积在粉体或基体表面可以形成功能化的薄膜或涂层。无论是粉体制备还是表面涂覆，粉体颗粒本身良好的分散性及良好的气固接触是非常重要的因素。在众多的粉体分散技术中，流化技术由于分散性好，可以实现颗

粒的循环流动，被广泛用于化工生产过程。而将化学气相沉积和流化技术相结合，就产生了一种新型的材料制备技术——流化床-化学气相沉积技术。在流化床中，颗粒在高速气流的作用下处于流态化，而气体反应物通过载带的形式进入流化床，在高温区发生化学反应，形成超细粉末或者沉积在颗粒表面。该项技术起源于核能领域，最初应用于陶瓷球形核燃料核芯的包覆，后逐步扩展到碳纳米管制备、多晶硅制备、催化载体及粉体改性等领域。

[19]

4 CVD 技术在材料制备中的一些应用

4.1 CVD 法制备晶体或晶体薄膜 由于现代科学技术对无机新材料的迫切需求,晶体生长领域的发展十分迅速。化学气相沉积法不仅能极大改善某些晶体或晶体薄膜的性能,而且还能制备出许多其他方法无法制备的晶体;CVD 法设备相对简单,操作方便,适应性强,因而成为无机新晶体主要的制备方法之一,广泛应用于新晶体的研究与探索。CVD 最主要的应用之一是在一定的单晶衬底上沉积外延单晶层。最早的气相外延工艺是硅外延生长,其后又制备出外延化合物半导体层。气体外延技术亦广泛用于制备金属单晶薄膜(如钨、钼、铂和铱等)及一些化合物单晶薄膜(如NiFe2O4、 Y3Fe5O12和CoFe2O4等)。[20][21]

4.2 晶须的制备

晶须是一维发育的单晶体。晶须在复合材料领域有重要的应用,是制备新型复合材料的重要原料。早期一般采用升华-凝聚法制备晶须,这种方法必须将源物质加热至接近元素的熔点,这对高熔点物质来说生长太

慢。后来这一方法逐渐被化学气相沉积法所取代。CVD法生长晶须广泛采用金属卤化物的氢还原反应。CVD法不仅可以生长各种金属晶须,也可以制备化合物晶须,Al2O3、SiC 和TiC晶须等。[22][23]

4.3 CVD制备多晶材料膜和非晶材料膜

半导体工业中用作绝缘介质隔离层的

多晶硅沉积层,以及属于多晶陶瓷的超导材

料Nb3Sn等大都是CVD法制备。另外,许多

在特殊环境中使用的材料需要有涂层保护,

以使其具有抵抗磨损、腐蚀、高温氧化和扩散以及射线辐射等。CVD可用于这类涂层的制备,比如TiC、TiN和Al2O3等耐磨涂

层,SiC、Si3N4等高温保护涂层。特别值得一提的是,美国和前苏联科学家首次采CVD

法在20世纪60年代制备出了金刚石薄膜,

开创了金刚石在耐磨工具及其他领域的研

究与应用新阶段。新型非晶态材料在现代微电子学器件中有着愈来愈广泛的应用。这类材料有磷硅玻璃、硼硅玻璃、氧化硅和氮化硅等。另外,一些有希望发展成开关和存储

记忆材料如CuO-P2O5,CuO-V2O5-P2O5和

V2O5-P2O5等大都采用化学气相沉积法制备。[24][25]

5结语

化学气相沉积作为一种非常有效的材

料表面改性方法,具有十分广阔的发展应用

前景。不仅有应用于刀具材料、耐磨耐热耐腐蚀材料、宇航工业上的特殊复合材料、原子反应堆材料及生物医用材料等领域, 而

且被广泛应用于制备与合成各种粉体材料、块体材料、新晶体材料、陶瓷纤维及金刚石薄膜等。随着各个应用领域要求的不断提高, 对化学气相沉积的研究也将进一步深

入,CVD 技术的发展和应用也将跨上一个新的台阶。

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化学气相沉积技术的应用与发展

化学气相沉积技术的应用与进展 一、化学气相沉积技术的发展现状 精细化工是当今化学工业中最具活力的新兴领域之一，是新材料的重要组成部分，现代科学和技术需要使用大量功能各异的无机新材料，这些功能材料必须是高纯的，或者是在高纯度材料中有意地掺人某种杂质形成的掺杂材料。但是，我们过去所熟悉的许多制备方法如高温熔炼、水溶液中沉淀和结晶等往往难以满足这些要求，也难以保证得到高纯度的产品。因此，无机新材料的合成就成为现代材料科学中的主要课题。 化学气相沉积技术(Chemical vapor deposition，简称CVD)是近几十年发展起来的制备无机材料的新技术。化学气相沉积法已经广泛用于提纯物质、研制新晶体、沉积各种单晶、多晶或玻璃态无机薄膜材料。这些材料可以是氧化物、硫化物、氮化物、碳化物，也可以是二元或多元的元素间化合物，而且它们的物理功能可以通过气相掺杂的沉积过程精确控制。目前，用CVD技术所制备的材料不仅应用于宇航工业上的特殊复合材料、原子反应堆材料、刀具材料、耐热耐磨耐腐蚀及生物医用材料等领域，而且还被应用于制备与合成各种粉体料、新晶体材料、陶瓷纤维及金刚石薄膜等。 二、化学气相沉积技术的工作原理 化学气相沉积是指利用气体原料在气相中通过化学反应形成基本粒 子并经过成核、生长两个阶段合成薄膜、粒子、晶须或晶体等个主要

阶段：反应气体向材料表面5固体材料的工艺过程。它包括 扩散；反应气体吸附于材料的表面；在材料表面发生化学反应；生成物从材料的表面脱附；(5)产物脱离材料表面。 目前CVD技术的工业应用有两种不同的沉积反应类型即热分解反应和化学合成反应。它们的共同点是：基体温度应高于气体混合物；在工件达到处理温度之前气体混合物不能被加热到分解温度以防止在 气相中进行反应。 三、化学气相沉积技术的特点 化学气相沉积法之所以得以迅速发展，是和它本身的特点分不开的，与其他沉积方法相比，CVD技术除了具有设备简单、操作维护方便、灵活性强的优点外，还具有以下优势： (1)沉积物众多，它可以沉积金属、碳化物、氮化物、氧化物和硼化物等，这是其他方法无法做到的； (2)能均匀涂覆几何形状复杂的零件,这是因为化学气相沉积过程有高度的分散性； (3)涂层和基体结合牢固； (4)镀层的化学成分可以改变, 从而获得梯度沉积物或者得到混合镀层； (5)可以控制镀层的密度和纯度； (6)设备简单，操作方便。 随着工业生产要求的不断提高，CVD的工艺及设备得到不断改进，但是在实际生产过程中CVD技术也还存在一些缺陷：

论述物理气相沉积和化学气相沉积地优缺点

论述物理气相沉积和化学气相沉积的优缺点 物理气相沉积技术表示在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。物理气相沉积的主要方法有，真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜，及分子束外延等。发展到目前，物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。 真空蒸镀基本原理是在真空条件下，使金属、金属合金或化合物蒸发，然后沉积在基体表面上，蒸发的方法常用电阻加热，高频感应加热，电子柬、激光束、离子束高能轰击镀料，使蒸发成气相，然后沉积在基体表面，历史上，真空蒸镀是PVD法中使用最早的技术。 溅射镀膜基本原理是充氩(Ar)气的真空条件下，使氩气进行辉光放电，这时氩(Ar)原子电离成氩离子(Ar+)，氩离子在电场力的作用下，加速轰击以镀料制作的阴极靶材，靶材会被溅射出来而沉积到工件表面。如果采用直流辉光放电，称直流(Qc)溅射，射频(RF)辉光放电引起的称射频溅射。磁控(M)辉光放电引起的称磁控溅射。电弧等离子体镀膜基本原理是在真空条件下，用引弧针引弧，使真空金壁(阳极)和镀材(阴极)之间进行弧光放电，阴极表面快速移动着多个阴极弧斑，不断迅速蒸发甚至“异华”镀料，使之电离成以镀料为主要成分的电弧等离子体，并能迅速将镀料沉积于基体。因为有多弧斑，所以也称多弧蒸发离化过程。 离子镀基本原理是在真空条件下，采用某种等离子体电离技术，使镀料原子部分电离成离子，同时产生许多高能量的中性原子，在被镀基体上加负偏压。这样在深度负偏压的作用下，离子沉积于基体表面形成薄膜。 物理气相沉积技术基本原理可分三个工艺步骤： (1)镀料的气化：即使镀料蒸发，异华或被溅射，也就是通过镀料的气化源。 (2)镀料原子、分子或离子的迁移：由气化源供出原子、分子或离子经过碰撞后，产生多种反应。 (3)镀料原子、分子或离子在基体上沉积。 物理气相沉积技术工艺过程简单，对环境改善，无污染，耗材少，成膜均匀致密，与基体的结合力强。该技术广泛应用于航空航天、电子、光学、机械、建筑、轻工、冶金、材料等领域，可制备具有耐磨、耐腐饰、装饰、导电、绝缘、光导、压电、磁性、润滑、超导等特性的膜层。 随着高科技及新兴工业发展，物理气相沉积技术出现了不少新的先进的亮点，如多弧离子镀与磁控溅射兼容技术，大型矩形长弧靶和溅射靶，非平衡磁控溅射靶，孪生靶技术，带状泡沫多弧沉积卷绕镀层技术，条状纤维织物卷绕镀层技术等，使用的镀层成套设备，向计算机全自动，大型化工业规模方向发展。 化学气相沉积是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。它本质上属于原子范畴的气态传质过程。现代科学和技术需要使用大量功能各异的无机新材料，这些功能材料必须是高纯的，或者是在高纯材料中有意地掺人某种杂质形成的掺杂材料。但是，我们过去所熟悉的许多制备方法如高温熔炼、水溶液中沉淀和结晶等往往难以满足这些要求，也难以保证得到高纯度的产品。因此，无机新材料的合成就成为现代材料科学中的主要课题。 化学气相沉积是近几十年发展起来的制备无机材料的新技术。化学气相淀积法已经广泛用于提纯物质、研制新晶体、淀积各种单晶、多晶或玻璃态无机薄膜材料。这些材料可以是氧化物、硫化物、氮化物、碳化物，也可以是III-V、II-IV、IV-VI族中的二元或多元的元素间化合物，而且它们的物理功能可以通过气相掺杂的淀积过程精确控制。目前，化学气相

气相沉积

化学气相沉积 气相沉积技术是一种发展迅速、应用广泛的表面成膜技术，它不仅可以用来制备各种特殊力学性能（如超硬、高耐蚀、耐热和抗氧化等）的薄膜涂层，而且还可以用来制备各种功能薄膜材料和装饰薄膜涂层等。 气相沉积技术可以分为物理气相沉积（Physical Vapor Deposition,简称PVD）和化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition,简称CVD）。其中化学气相沉积应用最为广泛，技术发展及研究最为成熟。 化学气相沉积的古老原始形态可以追朔到古人 类在取暖或烧烤时熏在岩洞壁或岩石上的黑色碳 层。作为现代CVD技术发展的开始阶段在20世纪 50年代，主要着重于刀具涂层的应用。从20世纪 60～70年代以来由于半导体和集成电路技术发展和 生产的需要，CVD技术得到了更迅速和更广泛的发 展。目前CVD技术在电子、机械等工业部门中发挥 了巨大作用，特别对一些如氧化物、碳化物、金刚石和类金刚石等功能薄膜和超硬薄膜的沉积。 化学气相沉积是通过化学反应的方式，利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术。简单来说就是：两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内,然后他们相互 之间发生化学反应，形成一种新的材 料，沉积到基片表面上。CVD和PVD 相比，沉积过程要发生化学反应，是 一个气象化学生长的过程。 从气相中析出的固体的形态主要 有下列几种：在固体表面上生成薄 膜、晶须和晶粒，在气体中生成粒

子。 一、CVD技术的基本要求： 为适应CVD技术的需要，选择原料、产物及反应类型等通常应满足以下几点基本要求： (1)反应剂在室温或不太高的温度下最好是气态或有较高的蒸气压而且易于挥发成蒸汽的液态或固态物质，且有很高的纯度 (2)通过沉积反应易于生成所需要的材料沉积物，而其他副产物均易挥发而留在气相排出或易于分离 (3)反应易于控制 二、CVD技术的基本原理： CVD是建立在化学反应基础上的，要制备特定性能材料首先要选定一个合理的沉积反应。用于CVD技术的通常有如下所述五种反应类型。 （1）热分解反应 热分解反应是最简单的沉积反应，利用热分解反应沉积材料一般在简单的单温区炉中进行，其过程通常是首先在真空或惰性气氛下将衬底加热到一定温度，然后导入反应气态源物质使之发生热分解，最后在衬底上沉积出所需的固态材料。热分解发可应用于制备金属、半导体以及绝缘材料等。 （2）氧化还原反应沉积 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。 许多金属和半导体的卤化物是气体化合物或具有较高的蒸气压，很适合作为化学气相沉积的原料，要得到相应的该元素薄膜就常常需采用氢还原的方法。氢还原法是制取高纯度金属膜的好方法，工艺温度较低，操作简单，因此有很大的实用价值。

气相色谱技术的新进展及应用

气相色谱技术的新进展及应用张胜旺 （华宇橡胶有限责任公司化验室：张胜旺） 摘要：气相色谱技术室现代仪器分析的重要研究领域之一，由于其高效快速的分离特点，现在已成为物理化学分析不可缺少的重要工具，本文主要介绍了气相色谱在石油化工、环保行业中的应用。 关键词：气相色谱技术、应用。 一、气相色谱的发展历史：从茨维特1903年发现色谱算起，气相色谱已经有了100多年的历史，从马丁和辛格1941年提出分配色谱和1952年发明气-液色谱而获得诺贝尔化学奖也有50多年的历史了。自1952年世界上第1次创建实用气液色谱法以来，气相色谱仪作为现代分析检测仪器的代表，已发展成为一个有相当生产规模的产业，并形成了具有相当丰富的检测技术知识的学科。气相色谱法由于其具有分离效能高、分析速度快、选择性好等优点而被广泛应用于环境样品中的污染物分析、药品质量检验、天然产物成分分析、食品中农药残留量测定、工业产品质量监控等领域。随着新型气相色谱仪器、检测器、数据分析方法的出现，气相色谱的应用领域必将越来越广阔。 二、气相色谱的机构原理及特点： 色相色谱仪技术的基本原理是：当气体样品通过一定的进样方式送入色谱系统后，样品中混合物的各组分在流动相（载气）的带动下，通过称为色谱柱的固定相，利用各组分在流动相中具有不同的吸附能力，当二相作相对运动时，样品中各组分就会在二相中反复多次受到上述各种作用力的作用，从而使混合物中各组分获得分离，被分离后的单一组分随载气进入检测器的系统，获得非电量转换，将化学成分转变成与其浓度成正比的电信号，然后通过这些电信号的不同来分析样品成分。

2.1载气系统：包括气源、净化器干燥管和载气流速控制 2.2进样系统：进样器和汽化室 2.3色谱柱：填充柱或毛细管柱 2.4检测器：可连接各种检测器，以热导检测器或氢火焰检测器为常见 2.5记录系统：放大器、记录仪或数据处理仪 2.6温度控制系统：柱室、汽化室的温度控制 2.7气相色谱在石油化工行业中的应用 气相色谱法的特点：三高一快一广 2.8高选择性----能分离性质极为接近的物质，如：异构体、同位素 2.9高效能----在很短的时间内能分离测定性质极为复杂的混合物 3.0高灵敏度----微量、痕量组分，样品用量较少 3.1分析速度快----样品准备好后，几分或者几十分钟即可完成分析 3.2应用范围广----可广泛应用到环保，石油化工、食品、农药等方面的测定 三、气相色谱在石油化工行业中的应用 在石油和石油化工行业，气相色谱技术的应用相当普及，从石油勘探、石油加工研究到生产控制和产品质量把关等。气相色谱技术之所以得到石油和石化行业分析化学家们的欢迎，是由于它的分离和定量能力以及出色的性价比，目前尚无其它类型的仪器分析技术能与之匹敌。 1气体分析 1.1永久性气体分析

气相沉积综述

气相沉积综述(总6页)本页仅作为文档页封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March

气相沉积技术研究现状及应用 任强，吴玉萍 （河海大学，南京） 摘要:本文主要阐述了气相沉积技术的研究现状，介绍了化学气相沉积技术和物理气相沉积技术，分析并展望了其未来的发展趋势。 关键词：材料表面工程；气相沉积；薄膜技术； The Recent Research andApplication of Vapor Deposition Technology REN Qiang,Wu Yuping (College of Mechanical and Eletronic Engineering ,Hohai University, Nanjing,China) Abstract:This article mainly expounds the research status quo of vapor deposition technology, introduces the chemical va por deposition technology and physical vapor deposition techno logy, analyses and prospects its development trend of the fu ture. Keywords: Material Surface Engineering; Vapor deposition; Thin film technology 0 前言 涂层材料近十几年来的迅速发展和应用，无疑是和各种气相沉积技术的发展有着密切的关系。气相沉积技术是一种获得薄膜的技术，它不仅可以用来制备各种特殊力学性能（如超硬、高耐蚀、耐热和抗氧化等）的薄膜涂层，而且还可以用来制备各种功能薄膜材料和装饰薄膜涂层。它是在真空中产生待沉积材料的蒸汽，然后将其冷凝于基体材料上，而产生所需要的膜层。主要有物理气相沉积(PV D)和化学气沉积(CVD)，以及在此基础上发展的物理化学气相沉积(PCVD)。在物理气相沉积情况下，膜层材料由熔融或固体状态经蒸发或溅射得到，而在化学气相沉积情况下，沉积物由引人到高温沉积区的气体离解所产生[1]。 由于气相沉积获得的膜层具有结构致密、厚度均匀、与基材结合力好等优点，尤其是可以制备多种功能性薄膜，因此作为一种新的表面改性技术，它引起了极大的关注和研究，得到了迅速的发展。已成功地应用于机械加工(如各种刀具等)、建筑装修、装饰、汽车、航空、航天、食品包装、微电子光学等各个领域中。 1化学气相沉积

气相色谱法基本原理及其应用

安徽建筑大学 现代水分析技术论文 专业：xx级市政工程 学生姓名：xxx 学号：xxx 课题：气相色谱法基本原理及其应用指导教师:xxx xx年xx月xx日

气相色谱法基本原理及其应用 xx （安徽建筑工业学院环境与能源工程学院，合肥，230601） 摘要：气相色谱法是分离混合物中各组分的一种有效的手段，其中气相色谱仪是20世纪50年代末在多数科学家的共同努力下诞生的。本文针对气相色谱法的起源与发展历程、工作原理与特点、在环境水污染物分析领域的应用进行了详细的概述，并列举了饮用水中挥发性有机物的气相色谱检测方法，同时提出了该方法新的发展前景。它的发展已在环境监测、水污染控制领中得到了广泛的应用。 关键词：气相色谱法；发展历程；工作原理；水污染物分析 1.气相色谱法的起源与发展历程 （1）气相色谱法的起源 色谱的发现首先认识到这种分离现象和分离方法大有可为的是俄国的植物学家Tswett。Tswett于1903年在波兰华沙大学研究植物叶子的组成时,将叶绿素的石油醚抽提液倒入装有碳酸钙吸附剂的玻璃管上端，然后用石油醚进行淋洗，结果不同色素按吸附顺序在管内形成一条不同颜色的环带,就像光谱一样。1906年,Tswett在德国植物学杂志上发表的一篇论文中首次把这些彩色环带命名为“色谱图”，玻璃管称为“色谱柱”，碳酸钙称为“固定相”，石油醚称为“流动相”。Tswett开创的方法叫做“液-固色谱法”[1-2],这就是色谱法的起源。 1941年，英国科学家Martin和Synge在研究液-液分配色谱时，预言可以使用气体作流动相，即气-夜色谱法。他们在1941年发表的论文中写到“流动相不一定是液体,也可以是蒸气，如以永久性气体带动挥发性混合物,在色谱柱中通过装有浸透不挥发性溶剂的固体时，可以得到很好的分离”[3]。1950年,Martin和James使用硅藻土助滤剂做载体,硅油为固定相，用气体流动相对脂肪酸进行精细分离,这就是气^液分配色谱的起源。后来，他们在1952年的Biochemical Journal上又连续发表了3篇论文[4-6],叙述了用气相色谱分离低碳数脂肪酸、挥发性胺和吡啶类同系物的方法,这标志着气相色谱法正式进入历史舞台。当时在石油化工的分析中，正当传统的分析方法无能为力时,气相色谱法就像及时雨一样,成为化学分析的得力助手。从此,科学家对气相色谱法的研究逐步展开。 （2）气相色谱法的发展 在历史上,气相色谱法的发展总是和气相色谱仪器的发展密不可分。每一种气相色谱新技术的出现,往往都伴随着气相色谱仪器的改进。因此，了解气相色谱法的发展历史可以从气相色谱仪的发展入手。历史上最早的气相色谱仪1947年由捷克色谱学家Jaroslav Janak发明的。该仪器以C为流动相、杜马测氮管为检测器测定分离开的气体体积。在样品和CA 进入测氮管之前,通过KOH溶液吸收掉CA,按时间记录气体体积的增量。这台仪器虽然简陋,但对当时的气相色谱研究起到了巨大的推动作用。Jaroslav Janak发明的气相色谱仪也有一些明显的不足：它只能测室温下为气体的样品, 样品中的CA不能被测定，而且没有实现自动化。20世纪50年代末,它逐渐被更先进的气相色谱仪所取代。W55年,第一台商品化气相色谱仪诞生,标志着气相色谱仪的发展进入了崭新的时代。 现代气相色谱仪主要由5个系统组成,即气路系统、进样系统、分离系统、温度控制系统与检测记录系统。气路系统与温控系统自气相色谱诞生以来很少有突破性的进展。气路系统主要朝自动化方向发展,20世纪90年代出现了采用电子压力传感器和电子流量控制器，通过计算机实现压力和流量自动控制的电子程序压力流量控制系统,这是气路系统的一大进步[7]。温控系统则基本朝着精细、快速、自动化方向发展。相比之下,进样系统、分离系统与检测记录系统是气相色谱仪的核心组成系统，它们的每一次变革和进步都推动着气相色谱的

物理气相沉积PVD技术

物理气相沉积(PVD)技术 第一节 概述 物理气相沉积技术早在20世纪初已有些应用，但在最近30年迅速发展，成为一门极具广阔应用前景的新技术。，并向着环保型、清洁型趋势发展。20世纪90年代初至今，在钟表行业，尤其是高档手表金属外观件的表面处理方面达到越来越为广泛的应用。 物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术表示在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。 物理气相沉积的主要方法有，真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜，及分子束外延等。发展到目前，物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。 真空蒸镀基本原理是在真空条件下，使金属、金属合金或化合物蒸发，然后沉积在基体表面上，蒸发的方法常用电阻加热，高频感应加热，电子柬、激光束、离子束高能轰击镀料，使蒸发成气相，然后沉积在基体表面，历史上，真空蒸镀是PVD法中使用最早的技术。 溅射镀膜基本原理是充氩(Ar)气的真空条件下，使氩气进行辉光放电，这时氩(Ar)原子电离成氩离子(Ar+)，氩离子在电场力的作用下，加速轰击以镀料制作的阴极靶材，靶材会被溅射出来而沉积到工件表面。如果采用直流辉光放电，称直流(Qc)溅射，射频(RF)辉光放电引起的称射频溅射。磁控(M)辉光放电引起的称磁控溅射。 电弧等离子体镀膜基本原理是在真空条件下，用引弧针引弧，使真空金壁(阳极)和镀材(阴极)之间进行弧光放电，阴极表面快速移动着多个阴极弧斑，不断迅速蒸发甚至“异华”镀料，使之电离成以镀料为主要成分的电弧等离子体，并能迅速将镀料沉积于基体。因为有多弧斑，所以也称多弧蒸发离化过程。 离子镀基本原理是在真空条件下，采用某种等离子体电离技术，使镀料原子部分电离成离子，同时产生许多高能量的中性原子，在被镀基体上加负偏压。这样在深度负偏压的作用下，离子沉积于基体表面形成薄膜。 物理气相沉积技术基本原理可分三个工艺步骤： (1)镀料的气化：即使镀料蒸发，异华或被溅射，也就是通过镀料的气化源。 (2)镀料原子、分子或离子的迁移：由气化源供出原子、分子或离子经过碰撞后，产生多种反应。 (3)镀料原子、分子或离子在基体上沉积。 物理气相沉积技术工艺过程简单，对环境改善，无污染，耗材少，成膜均匀致密，与基体的结合力强。该技术广泛应用于航空航天、电子、光学、机械、建筑、轻工、冶金、材料等领域，可制备具有耐磨、耐腐饰、装饰、导电、绝缘、光导、压电、磁性、润滑、超导等特性的膜层。随着高科技及新兴工业发展，物理气相沉积技术出现了不少新的先进的亮点，如多弧离子镀与磁控溅射兼容技术，大型矩形长弧靶和溅射靶，非平衡磁控溅射靶，孪生靶技术，带状泡沫多弧沉积卷绕镀层技术，条状纤维织物卷绕镀层技术等，使用的镀层成套设备，向计算机全自动，大型化工业规模方向发展。 第二节 真空蒸镀

气相色谱法的基本知识及应用

高效液相色谱法(HPLC) 概述： 色谱法是一种应用范围相当广泛的分离分析技术，它已有近百年的发展史。 二十世纪五、六十年代石油及石油化工的突起促使了GC技术大发展，而七、八十年代生命科学、生化、制药工业的发展推动了HPLC的迅速发展。 目前除分析化学外，生物化学，石油化学，有机化学，无机化学等学科都普遍采用色谱技术。现代高效液相色谱仪，以其高效，快速和自动化等特点成为当代分析仪器中发展最快的仪器。HPLC已成为操作方便、准确、快速并能解决困难分离问题的强有力的分析手段。 适用范围广： 已知有机物中仅20%不经预先化学处理，可用GC分析；而其余80%有机物可用HPLC分析。HPLC适于分离生物、医学大分子和离子化合物，不稳定的天然产物，种类繁多的其它高分子及不稳定化合物。 第一课色谱法概述 色谱法是一种重要的分离分析方法，它是利用不同物质在两相中具有不同的分 配系数(或吸附系数、渗透性)，当两相作相对运动时，这些物质在两相中进行多次反 复分配而实现分离。在色谱技术中，流动相为气体的叫气相色谱，流动相为液体的叫 液相色谱。固定相可以装在柱内，也可以做成薄层。前者叫柱色谱，后者叫薄层色谱。 根据色谱法原理制成的仪器叫色谱仪，目前，主要有气相色谱仪和液相色谱仪。 色谱法的创始人是俄国的植物学家茨维特。1905年，他将从植物色素提取的石油 醚提取液倒人一根装有碳酸钙的玻璃管顶端，然后用石油醚淋洗，结果使不同色素得 到分离，在管内显示出不同的色带，色谱一词也由此得名。这就是最初的色谱法。后 来，用色谱法分析的物质已极少为有色物质，但色谱一词仍沿用至今，在50年代，色 谱法有了很大的发展。1952年，詹姆斯和马丁以气体作为流动相分析了脂肪酸同系物 并提出了塔板理论。1956年范第姆特总结了前人的经验，提出了反映载气流速和柱效 关系的范笨姆特方程，建立了初步的色谱理论。同年，高莱(Golay)发明了毛细管拄， 以后又相继发明了各种检测器，使色谱技术更加完善。50年代末期，出现了气相色谱 和质谱联用的仪器，克服了气相色谱不适于定性的缺点。则年代，由于检测技术的提 高和高压泵的出现，高效液相色谱迅远发展，使得色谱法的应用范围大大扩展。目前 ，由于高效能的色谱往、高灵敏的检测器及微处理机的使用，使得色谱法已成为一种 分析速度快、灵敏度高、应用范围广的分析仪器。 在这里主要介绍气相色谱分析法。同时也适当介绍液相色谱法。气相色谱法的 基本理论和定性定量方法也适用于液相色谱法。其不同之处在液相色谱法中介绍。 第二课气相色谱仪 典型的气相色谱仪具有稳定流量的载气，将汽化的样品由汽化室 带入色谱柱，在色谱柱中不同组分得到分离，并先后从色谱柱中流出， 经过检测器和记录器，这些被分开的组分成为一个一个的色谱峰。色 谱仪通常由下列五个部分组成： 1.载气系统（包括气源和流量的调节与测量元件等） 2.进样系统（包括进样装置和汽化室两部分）

实验指导书-化学气相沉积上课讲义

实验指导书-化学气相 沉积

化学气相沉积技术实验 一、实验目的 1.了解化学气相沉积制备二硫化钼的基本原理； 2.了解化学气相沉积方法制备二硫化钼薄膜材料的基本流程及注意事项； 3.利用化学气相沉积方法制备二硫化钼薄膜材料。 二、实验仪器 该实验中用到的主要实验仪器设备以及材料有：干燥箱、CVD生长系统、电子天平、超声清洗机，去离子水机等，现将主要设备介绍如下： 1.CVD生长系统 本实验所用CVD生长系统由生长设备，真空设备，气体流量控制系统和冷却设备四部分组成，简图如下 图1 CVD设备简图 2.电子天平 本实验所用电子天平采用电磁力平衡被称物体重力原理进行称量，特点是称量准确可靠、显示快速清晰并且具有自动检测系统、简便的自动校准装置以及超载保护等装置。在本实验中电子天平主要用于精确称量药品，称量精度可精确到小数点后第五位。 三、实验原理

近年来，各国科学工作者对化学气相沉积进行了大量的研究，并取得一定的显著成果。例如，从气态金属卤化物（主要是氯化物）还原化合沉积制取难熔化合物粉末及各种涂层（包括碳化物、硼化物、硅化物、氮化物）的方法。其中化学沉积碳化钛技术已十分成熟。化学气相沉积还广泛应用于薄膜制备，主要为Bchir等使用钨的配合物Cl4 (RCN)W(NC3H5)作为制备氮化钨或者碳氮共渗薄膜的原料—CVD前驱体；Chen使用聚合物化学气相沉积形成的涂层提供了一个有吸引力的替代目前湿法化学为主的表面改善方法。同时，采用CVD方法制备CNTS的研究也取得很大的进展和突破，以及通过各种实验研究了不同催化剂对单壁纳米碳管的产量和质量的影响，并取得了一定的成果。 一、化学气相沉积法概述 1、化学沉积法的概念 化学气相沉积(Chemical vapor deposition，简称CVD)是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。它本质上属于原子范畴的气态传质过程。与之相对的是物理气相沉积（PVD）。 化学气相沉积是一种制备材料的气相生长方法，它是把一种或几种含有构成薄膜元素的化合物、单质气体通入放置有基材的反应室，借助空间气相化学反应在基体表面上沉积固态薄膜的工艺技术。 2、化学气相沉积法特点 (1) 在中温或高温下，通过气态的初始化合物之间的气相化学反应而形成固体物质沉积在基体上。

气相沉积法

现代材料加工工艺、技术与装备 题目：气相沉积技术 姓名：肖彦荣 学号：123312053 学院：粉末冶金研究院

1.概述 1.1 气相沉积的分类及特点 气相沉积技术是近30年来迅速发展的一门新技术，它是利用气相之间的反应，在各种材料或制品表面沉积单层或多层薄膜，从而使材料或制品获得所需的各种优异性能。这种技术的应用有十分广阔的前景。气相沉积基体过程包括三个走骤：即提供气相镀料；镀料向所镀制的工件（或基片）输送；镀料沉积在基片上构成膜层。沉积过程中若沉积粒子来源于化合物的气相分解反应，则称为化学气相沉积（CVD）；否则称为物理气相沉积（PVD），还有一种是物理化学气相沉积（PVCD）。物理气相沉积与化学气相沉积的主要区别在于获得沉积物粒子(原子、分子、离子)的方法及成膜过程不同。化学气相沉积主要通过化学反应获得沉积物的粒子并形成膜层。物理气相沉积主要是通过蒸发或辉光放电、弧光放电等物理方法获得沉积物粒子并形成膜层。物理化学气相沉积主要是利用产生等离子体的物理方法增强化学反应沉积，降低沉积温度，获得膜层的方法。 气相沉积分类 气相沉积一般在密封系统的真空条件下进行，除常压化学气相沉积(NPLVD)系统的压强约为一个大气压外，都是负压。沉积气氛在真空室内反应，原料转化率高，可以节约贵重材料资源。气相沉积可降低来自空气等的污染，所得到的沉积膜或材料纯度高。能在较低温度下制备高熔点物质如各种超硬涂层。适于制备多层复合膜、层状复合材料和梯度材料。如在硬质合金刀具表面用CVD法沉积TiC-Al2O3-TiN的复合超硬膜；用PCVD法沉积Ti-TiC系的多

层梯度材料等。 1.2 气相沉积的基本过程 气相物质的产生：一是使镀料加热蒸发产生气相物质；二是用具有一定能量的离子轰击靶材(镀料)，从靶材上轰击出镀料原子。 气相物质的输送：在真空中进行，避免气体碰撞妨碍气相镀料到达基片。 气相物质的沉积：气相物质在基片上沉积是一个凝聚过程。根据凝聚条件的不同，可以形成非晶态膜、多晶膜或单晶膜。 2.物理气相沉积（PVD） 2.1 概述 物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术表示在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。物理气相沉积的主要方法有，真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜，及分子束外延等。发展到目前，物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。 真空蒸镀基本原理是在真空条件下，使金属、金属合金或化合物蒸发，然后沉积在基体表面上，蒸发的方法常用电阻加热，高频感应加热，电子柬、激光束、离子束高能轰击镀料，使蒸发成气相，然后沉积在基体表面，历史上，真空蒸镀是PVD法中使用最早的技术。 溅射镀膜基本原理是充氩(Ar)气的真空条件下，使氩气进行辉光放电，这时氩(Ar)原子电离成氩离子(Ar+)，氩离子在电场力的作用下，加速轰击以镀料制作的阴极靶材，靶材会被溅射出来而沉积到工件表面。如果采用直流辉光放电，称直流(Qc)溅射，射频(RF)辉光放电引起的称射频溅射。磁控(M)辉光放电引起的称磁控溅射。电弧等离子体镀膜基本原理是在真空条件下，用引弧针引弧，使真空金壁(阳极)和镀材(阴极)之间进行弧光放电，阴极表面快速移动着多个阴极弧斑，不断迅速蒸发甚至“异华”镀料，使之电离成以镀料为主要成分的电弧等离子体，并能迅速将镀料沉积于基体。因为有多弧斑，所以也称多弧蒸发离化过程。离子镀基本原理是在真空条件下，采用某种等离子体电离技术，使镀料原子部分电离成离子，同时产生许多高能量的中性原子，在被镀基体上加负偏压。这样在深度负偏压的作用下，离子沉积于基体表面形成薄膜。 物理气相沉积技术基本原理可分三个工艺步骤： (1)镀料的气化：即使镀料蒸发，异华或被溅射，也就是通过镀料的气化源。 (2)镀料原子、分子或离子的迁移：由气化源供出原子、分子或离子经过碰撞后，产生多种反应。 (3)镀料原子、分子或离子在基体上沉积。 物理气相沉积技术工艺过程简单，对环境改善，无污染，耗材少，成膜均匀致密，与基体的结合力强。该技术广泛应用于航空航天、电子、光学、机械、建筑、轻工、冶金、材料等领域，可制备具有耐磨、耐腐饰、装饰、导电、绝缘、光导、压电、磁性、润滑、超导等

气相色谱法的应用

气相色谱法的应用 气相色谱法在石油工业中的应用 ⑴石油气的分析石油气（C1~C4）的成分分析，目前都采用气相色谱法。以25%丁酮酸乙酯为固定液，6201担体，柱长12.15m，内径4mm,柱温12℃,氢为载气，流速25ml/nin，热导池电桥电流120~150mA, C1~C4各组分得较好的分离见图10。图10 石油在丁酮酸乙酯柱上的分离1-空气；2-乙烷；3-乙烯；4-二氧化碳；5-丙烷；6-丙烯；7-异丁烷8-乙炔；9-正丁烷；10-正丁烯；11-异丁烯12- 反丁烯-2,3;13- 顺丁烯-2,4;14-丁二烯北京化工研究院近期研究出用多孔氧化铝微球色谱固定相，对C1~C4烃分离很好，柱长2m,内径2mm，内填充0.3%阿皮松L，改性?-Al2O3，微球120~130目；柱温85℃,氮为载气，流速15ml/min，氢火焰离子化检测器。分离谱见图11. 此外吉林化学工业公司研究院还研制了石墨化炭黑和改性石墨化炭黑色谱固定相分离C1~C4烃。⑵石油馏的的分析气相色谱法分析石油馏分的效能与分析速度是精密分馏等化学方法所不能比拟的。如一根60m长、内径0.17mm的弹性石英毛细管柱，内涂OV-101,在程序升温条件下（柱温40~90℃）进样0.6?1,分流比150:1，分析了65~165℃大港直馏气油。用一根30m长、内径0.25mm 毛细管柱，涂PEG1500,柱温80℃,汽化100℃,氮为载气，分流比100:1,汽油中微量芳香烃得到很好的分离（见图12）。图11 低级烃类的气相色谱分离图1-CH4；2-C2H6；3-C2 H4；4-C3 H8；5-C2 H2；6-C8 H6；7-iC4 H10;8-nC4 H10；9-丙二烯；10-丁烯-1；11-iC5 H12 12--i C4 H6;13- 反丁烯-2;14- 顺丁烯-2;15-丁二烯16-丙炔图12汽微量芳烃的油中色谱分离1-苯；2-甲苯；3-乙苯；4-对二甲苯；5-一间二甲苯； 6-邻二甲苯 气相色谱法在环境科学中的应用 我国在环境科学研究、监督检测中，广泛使用气相色谱法测定大气和水中痕量胡害物质。 ⑴大气中微量-氧化碳的分析 汽车尾气中含有一氧化碳，工业锅炉和家用煤炉燃烧不完全放出一氧化碳，都污染环境。大气中痕量一氧化碳常用转化法没定。国产SP-2307色谱仪具有转化装置，使CO转化为CH4。CO+3H2Ni催化/380℃→CH4+H2O 色谱柱固定相可用5A筛分子，GDX-104,Porpak Q等，以分子筛为例，13X或5A分子筛60~80目（先经500~550℃活化2小时）以氢气载气, 57ml/nin;氢焰检测器；空气400ml/min;尾吹氮气80ml/min。柱长2m，内径2mm,柱温36℃,检测室130℃，转化炉380v;进样量1mm。可测大气中ppm级一氧化碳。

MOCVD有机金属化学气相沉积

原理：金属有机化学气相沉积系统（MOCVD)是利用金属有机化合物作为源物质的一种化学气相淀积（CVD)工艺，其原理为利用有机金属化学气相沉积法metal-organic chemical vapor deposition.MOCVD是一种利用气相反应物，或是前驱物precursor和Ⅲ族的有机金属和V族的NH3，在基材substrate表面进行反应，传到基材衬底表面固态沉积物的工艺。 优缺点：MOCVD设备将Ⅱ或Ⅲ族金属有机化合物与Ⅳ或Ⅴ族元素的氢化物相混合后通入反应腔，混合气体流经加热的衬底表面时，在衬底表面发生热分解反应，并外延生长成化合物单晶薄膜。与其他外延生长技术相比，MOCVD技术有着如下优点：（1）用于生长化合物半导体材料的各组分和掺杂剂都是以气态的方式通入反应室，因此，可以通过精确控制气态源的流量和通断时间来控制外延层的组分、掺杂浓度、厚度等。可以用于生长薄层和超薄层材料。（2）反应室中气体流速较快。因此，在需要改变多元化合物的组分和掺杂浓度时，可以迅速进行改变，减小记忆效应发生的可能性。这有利于获得陡峭的界面，适于进行异质结构和超晶格、量子阱材料的生长。（3）晶体生长是以热解化学反应的方式进行的，是单温区外延生长。只要控制好反应源气流和温度分布的均匀性，就可以保证外延材料的均匀性。因此，适于多片和大片的外延生长，便于工业化大批量生产。（4）通常情况下，晶体生长速率与Ⅲ族源的流量成正比，因此，生长速率调节范围较广。较快的生长速率适用于批量生长。（5）使用较灵活。原则上只要能够选择合适的原材料就可以进行包含该元素的材料的MOCVD生长。而可供选择作为反应源的金属有机化合物种类较多，性质也有一定的差别。（6）由于对真空度的要求较低，反应室的结构较简单。（7）随着检测技术的发展，可以对MOCVD 的生长过程进行在位监测。 MOCVD技术的主要缺点大部分均与其所采用的反应源有关。首先是所采用的金属有机化合物和氢化物源价格较为昂贵，其次是由于部分源易燃易爆或者有毒，因此有一定的危险性，并且，反应后产物需要进行无害化处理，以避免造成环境污染。另外，由于所采用的源中包含其他元素（如C，H等），需要对反应过程进行仔细控制以避免引入非故意掺杂的杂质。 基本结构和工作流程：通常MOCVD生长的过程可以描述如下：被精确控制流量的反应源材料在载气（通常为H2，也有的系统采用N2）的携带下被通入石英或者不锈钢的反应室，在衬底上发生表面反应后生长外延层，衬底是放置在被加热的基座上的。在反应后残留的尾气被扫出反应室，通过去除微粒和毒性的尾气处理装置后被排出系统。MOCVD工作原理如图所示。

气相色谱-质谱联用 原理和应用介绍

气相色谱法-质谱联用 气相色谱法–质谱法联用（英语：Gas chromatography–mass spectrometry，简称气质联用，英文缩写GC-MS)是一种结合气相色谱和质谱的特性，在试样中鉴别不同物质的方法。GC-MS的使用包括药物检测（主要用于监督药物的滥用）、火灾调查、环境分析、爆炸调查和未知样品的测定。GC-MS也用于为保障机场安全测定行李和人体中的物质。另外，GC-MS 还可以用于识别物质中以前认为在未被识别前就已经蜕变了的痕量元素。 GC-MS已经被广泛地誉为司法学物质鉴定的金标方法，因为它被用于进行“专一性测试”。所谓“专一性测试”就是能十分肯定地在一个给定的试样中识别出某个物质的实际存在。而非专一性测试则只能指出试样中有哪类物质存在。尽管非专一性测试能够用统计的方法提示该物质具体是那种物质，但存在识别上的正偏差。 目录 1 历史 2 仪器设备 2.1 GC-MS吹扫和捕集 2.2 质谱检测器的类型 3 分析 3.1 MS全程扫描 3.2 选择的离子检测 3.3 离子化类型 3.3.1 电子离子化 3.3.2 化学离子化 3.4 GC-串联MS 4 应用 4.1 环境检测和清洁 4.2 刑事鉴识 4.3 执法方面的应用

4.4 运动反兴奋剂分析 4.5 社会安全 4.6 食品、饮料和香水分析 4.7 天体化学 4.8 医药 5 参考文献 6 参考书目 7 外部链接 历史用质谱仪作为气相色谱的检测器是上个世纪50年代期间由Roland Gohlke和Fred McLafferty首先开发的。当时所使用的敏感的质谱仪体积庞大、容易损坏只能作为固定的实验室装置使用。 价格适中且小型化的电脑的开发为这一仪器使用的简单化提供了帮助，并且，大大地改善了分析样品所花的时间。1964年，美国电子联合公司（Electronic Associates, Inc. 简称EAI)-美国模拟计算机供应商的先驱在开始开发电脑控制的四极杆质谱仪Robert E. Finnigan的指导下[3]开始开发电脑控制的四极杆质谱仪。到了1966年，Finnigan和Mike Uthe的EAI分部合作售出500多台四极杆残留气体分析仪。1967年，Finnigan仪器公司the （Finnigan Instrument Corporation，简称FIC）组建就绪，1968年初就给斯坦福大学和普渡大学发送了第一台GC/MS的最早雏型。FIC最后重新命名为菲尼根公司（Finnigan Corporation）并且继续持世界GC/MS系统研发、生产之牛耳。 1966年，当时最尖端的高速GC-MS （the top-of-the-line high-speed GC-MS units）单元在不到90秒的时间里，完成了火灾助燃物的分析，然而，如果使用第一代GC-MS至少需要16分钟。到2000年使用四极杆技术的电脑化的GC/MS仪器已经化学研究和有机物分析的必不可少的仪器。今天电脑化的GC/MS仪器被广泛地用在水、空气、土壤等的环境检测中；同时也用于农业调控、食品安全、以及医药产品的发现和生产中。 气质联用色谱是由两个主要部分组成：即气相色谱部分和质谱部分。气相色谱使用毛细管柱，其关键参数是柱的尺寸（长度、直径、液膜厚度）以及固定相性质（例如，5％苯基

化学气相沉积技术的应用与研究进展汇总

化学气相沉积技术的应用与研究进展 摘要：本文主要围绕化学气相沉积（cvd ）技术进行展开，结合其基本原理与特点，对一些CVD 技术进行介绍。同时也对其应用方向进行一定介绍。 关键词：cvd ；材料制备；应用 引言 化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)技术是近几十年发展起来的主要应用于无机新材料制备的一种技术。[1] CVD 是一种以气体为反应物(前驱体),通过气相化学反应在固态物质(衬底)表面生成固态物质沉积的技术。它可以利用气相间的反应, 在不改变基体材料的成分和不削弱基体材料的强度条件下,赋予材料表面一些特殊的性能。 本文论述了化学气相沉积技术的基本原理、特点和最新发展起来的具有广泛应用前景的几种新技术, 同时分析了化学气相沉积技术的发展趋势, 并展望其应用前景。 1 CVD 原理 化学气相沉积( CVD, Chemical Vapor Deposition) 是把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室, 在衬底表面发生化学反应, 并把固体产物沉积到表面生成薄 膜的过程。 图1 CVD 法示意图 CVD 的化学反应主要可分两种:一是通 过一种或几种气体之间的反应来产生沉积，如超纯多晶硅的制备、纳米材料（二氧化钛）的制备等；另一种是通过气相中的一个组分与固态基体（有称衬底）表面之间的反应来沉积形成一层薄膜，如集成电路、碳化硅器皿和金刚石膜部件的制备等。 它包括 4 个主要阶段: ① 反应气体向材料表面扩散; ② 反应气体吸附于材料的表面; ③ 在材料表面发生化学反应; ④ 气态副产物脱离材料表面。 在 CVD 中运用适宜的反应方式, 选择相应的温度、气体组成、浓度、压力等参数就能得到具有特定性质的薄膜。但是薄膜的组成、结构与性能还会受到 CVD 内的输送性质( 包括热、质量及动量输送) 、气流 的性质( 包括运动速度、压力分布、气体加热等) 、基板种类、表面状态、温度分布状态等因素的影响。[2][3][4] 2 CVD 技术特点 ① 在中温或高温下，通过气态的初始化合物之间的气相化学反应而形成固体物质沉积在基体上。 ② 可以在常压或者真空条件下(负压“进行沉积、通常真空沉积膜层质量较好)。 ③采用等离子和激光辅助技术可以显著地促进化学反应，使沉积可在较低的温度下进行。

气相色谱技术及应用复习思考题

气相色谱技术及应用复习思考题 1.气相色谱仪主要由哪几部分组成? 气相色谱仪必须具备的几个部分有： ◆气路系统◆进样系统◆分离系统◆检测系统◆记录和数据处理系统◆温度控制系统 2.色谱法分析的优点和缺点? 色谱法的优点 ◆分离效率高◆检测灵敏度高◆样品用量少◆选择性好◆多组分同时分析 ◆易于自动化 色谱法的缺点 ◆定性能力较差 3.气相色谱定性分析依据有那些? 1).保留时间定性2).用不同检测方法定性3).保留指数定性4).柱前或柱后化学反应定性5).与其他仪器联用定性 4.气相色谱定量方法有哪几种? 色谱定量分析的依据是被测物质的量与它在色谱图上的峰面积（或峰高）成正比。 ◆校正因子定量◆归一化法定量◆外标法定量◆内标法定量◆标准加入法 5.气相色谱分析中样品的衍生化处理的目的及作用? 待试样品在适当条件下与所选试剂作用使其转化成为满足色谱分析要求的衍生物后再进行色谱分析。 衍生化处理的目的： （1）增加试样的挥发性和稳定性，从而扩大气相色谱的应用范围 （2）改善分离效果，改进组分吸咐特性。 （3）帮助未知物定性，增加检测灵敏度和增加定量可靠性 6.请简述气相色谱法分析油脂的脂肪酸组成样品前处理过程? 取约3～5滴植物油样品于20ml试管中，加入0.5mol/L的NaOH甲醇溶液2ml，60℃水浴中加热至油珠完全溶解（约30min），冷却后加入25%BF3甲醇溶液2ml，60℃水浴酯化20min，冷却后加入2ml正已烷，振摇，加入2ml饱和NaCl溶液振摇，离心取上层有机相于一只干燥试管中并加入少量无水硫酸钠以除去微量的水，供分析使用。 选择题 1.在气相色谱中,定性的参数是: A A)保留值; B) 峰高C) 峰面积D) 半峰宽E) 分数比 2.在气相色谱法中,定量的参数是: D A)保留时间B) 相对保留值C) 半峰宽D) 峰面积E) 保留体积 3.在气相色谱中,色谱柱使用的上限温度取决于:E A.试样中沸点最高组分的沸点 B.试样中沸点最低组分的沸点 C.试样中各组分沸点的平均值 D.固定液的沸点 E.固定液的最高使用温度 4.试指出下列说法中,哪一个不正确?气相色谱法常用的载气是:C A)氮气B) 氢气C) 氧气D) 氦气E) 氩气 5.在使用热导池检测器时,为了提高检测的灵敏度,常使用的载气为:C