气相沉积综述

1、气相沉积技术争辩现状及应用任 强，吴玉萍河海大学，南京理气相沉积技术，分析并展望了其将来的进展趋势。关键词：材料外表工程；气相沉积；薄膜技术；The Recent Research andApplication of VaporDeposition TechnologyREN Qiang,Wu Yuping(College of Mechanical and Eletronic Engineering ,Hohai University,Nanjing,China)Abstract:This article mainly expounds the research status quo of

2、vapor deposition technology, introduces the chemical vapor deposition technology and physical vapor de position technology, analyses and prospects its development trend of the future.Keywords:Material Surface Engineering; Vapor deposition; Thin film technology前言涂层材料近十几年来的快速进展和应用，无疑是和各种气相沉积技术的进展如超硬、高

3、耐蚀、耐热和抗氧化等的薄膜涂层，而且还可以(PV D)和化学气沉积(CVD)(PCVD)。在气相沉积状况下，沉积物由引人到高温沉积区的气体离解所产生1。(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。化学气相沉积化学气相沉积CVD)是进展的一种外表热处理方法，对于提高机械零件和工具的耐磨性及使用寿命有明显的效果。目前,此种工艺在国外进展较快，在以进展肯定的化学反响，其结果可能形成经济而有用的固态物质和挥发性副产品。化学气相沉积的方法及过程CVD 的工业应用有两种不同的沉积反响类型，即热分解反响和化学合成反响 之前，气体混合物不能被加热到分解温度，以防止在气

4、相中进展反响。(TiCl4)(如甲烷) 作 沉积层。假设气体介质中还含有硼和硅，则可进BSi B4C SIC等。CVD 沉积物的形成涉及到各种化学平衡及化学动力学过程，这些化学过程3。要考虑全部的因素来描述完整的 CVD 工艺模型几乎是不行能的，因此必需做出某些 CVD 工艺中的主要现象成核和生长的过程。1 浓度边界层模型示意图1 中示意的主要过程如下：a 反响气体从气相主体被强迫引入边界层；b 反响气体由气相主体集中和流淌粘滞流淌穿过边界层；c 气体在基体外表的吸附；d 吸附物之间的或者吸附物与气态物质之间的化学反响过程；e 吸附物从基体解吸f 生成气体从边界层到整体气体的集中和流淌；g气体

5、从边界层到整体气体的集中和流淌；化学气相沉积的进展等离子体增加化学气相沉积PECVD等离子体在低真空的条件下，利用直流电压、沟通电压、射频、微波或电子子、电子和中性反响分子相互碰撞，可以大大降消沉积温度。PEVCD 即保存了CVD 方法良好的绕镀性，又具有 PVD 过程中基体温度低的优点，而且在设备和 其得到广泛应用的根底，同时又为工艺的开发和理论争辩供给了领域3。LCVD激光化学气相沉积LCVD是在真空室内放置基体，通入反响原料气体，积和光热联合激光化学气相沉积。的重离子轰击、真空超紫外辐射和来自反响室的溅射以及反响物对膜层的污染 气相沉积，激光化学气相沉积具有以下优点：沉积温度低，对于大多

6、数材料可在 500以下，甚至室温即可沉积成膜。局部选区精细定域沉积。不需掩膜沉积膜层纯度高，夹杂少，质量高。可用作成膜的材料范围广，几乎任何材料都可进展沉积。金属有机化学气相沉积金属有机化学气相沉积MOCVD技术的形成是半导体外沉积的需要。通CVD技术的原MOCVD 技术。MOCVD 技术的主要优CVD 的高温基体材料很有用。物理气相沉积物理气相沉积PhysicalVaporDeposition，简称PVD积一般分为真空蒸发镀膜技术 VaporEvaporation、真空溅射镀膜 Vapor Sputtering 、离子镀膜Ion Plating等。物理气相沉积具有以下特点：沉积层的材料来自固

7、体物质源物理气相沉积获得的沉积层薄沉积层是在真空的条件下获得的，涂层的纯度高沉积层的组织细密、与基体的结合强度高沉积是在辉光放电、弧光放电等低温等离子体的气体进展化合反响构造的功能薄膜在真空下进展，无污染2.1电子束物理气相沉积由于蒸发速度快和阴影效应的影响，也同时存在制备材料积存密度不够高的缺点。离子束增加沉积技术离子束增加沉积技术是一种将离子注入与薄膜沉积融为一体的材料外表改 性技术。它是指在气相沉积镀膜的同时，承受肯定能量的离子束进展轰击混 配比的化合物膜层(包括常温常压无法获得的型膜层)。该技术具有工艺温度低(200)，对全部衬底结合力强，可在室温得到高温相、亚稳相及非晶态合金，因此处

8、理外形简单的外表比较困难。电火花沉积技术电火花沉积ElectroSparkDeposition是一种低应力、低变形的外表强化工资源消耗，具有很高的节能环保意义4。由于电火花沉积技术操作简洁，且具域，是再制造技术的重要技术手段之一。微弧放电理论则认为在电火花沉积过程中，电流脉冲产生一个短时间一般110us 、温度高达的等离子弧，等离子弧将电极材料熔化，熔化的金属在等离子流的作用下过渡到基体上，并与基体结合形成沉积层。多层喷射沉积技术外表。多层喷射沉积技术具有其独有的优势和特点：因而沉积过程中的冷却速度比传统喷射沉积坯要高 一般可达 103104K/s冷速效果较好。备大尺寸坯件且冷却速度不受影响。

9、坯5。减小喷射高度，一般为 150200mm(传统喷射沉积的喷射高度为 300400mm)液滴的二次裂开较好而且可以提高沉积率6。，材料显借组织均匀细小，无明显界面反响材料性能较好7,8。物理气相沉积的应用在刀具、模具中的应用9,10物理气相沉积技术最早应用于模具和刀具中。通过沉积TiC镀层，可以有效N)，/TIN已经应用于生产。建筑装饰中的应用11因物理气相沉积技术具有沉积过程易于操作，膜层的成分易于把握，不存在废水、废气、废渣的污染等特点，目前，这一技术在建筑装饰中得到广泛应用。德国的Leybold3 膜具有高折射率、透亮性好、耐腐蚀性能强等诸多优点；中间层是厚度为10nm40nm的金属膜

10、，膜料通常为金属Cr、Ti、Ni及其合金，该层也是利用在特别薄膜材料制备中的应用雾化沉积技术可以显著地扩大合金元素固溶度，获得细小均匀的等轴晶组 避开了传统冶金工艺中由于冷却速度低而导致的化学成分宏观偏析以及组织粗 MMCs 等。另外，利用脉冲激光弧沉积技术制各类金刚石薄膜的方法国内已经开展了争辩12,13。总结电子学、光学、磨损和热掩盖层不断提高的要求。参考文献刘晓红，陈志勇，邓山江. 气相沉积技术的应用J. 华北航天工业学院学报，2022，163：26-28.Spear K.E.The Electrochemical SocityJ. Plating and Finishing ，1984

11、，34(9)：20- 23.ChenYirui;LiChunyang.The23rd Biennialconf.oncarbon.PaJ，1997.Calion I V. Investigation of the composition of Ag,Ni and Ag-Ni pseudo-alloy coatings applied by electrospark alloying on a Cu substrateJ. Surface andCoatingTechnology，1993(56)：131-135.Chen Zhenhua,et al.J Cent South Univ Technol,1996,3(2):110.1995，5(4).19966(t)：83.Chen Zhenhua,e