材料制备工艺过程与方法1
离子镀 法蒸发工 艺 溅射技 术 机理:
相结 合 离子 化 基体材料上析出薄 膜
蒸发了的金属原 子 优点: 薄膜均匀性好
与基体材料结合性 好 耐摩性、耐腐蚀性 好
PVD法制备超细粉体材料
原料入加热架或坩埚中 注入少量惰性气体
抽真空至10-4Pa以下
加热原料蒸发
较低温度的基板上或钟罩壁上生成细粉 特点: 可改变载气压力调节微粒大小 微粒表面光洁,粒度均匀 形状难以控制,难以掌握最佳工业条件 应用:用于制备液相法和固相法难以直接合成的非氧 化物系列的超细粉,粒径小于0.1微米
整个材料领域,各类材料均有相对应的各 种制备工艺和方法,归纳起来不外乎可分为: 气相法 液相法 固相法
气相法
物理气相沉积法 化学气相沉积法
不发生化学反应 通过气相化学反应
物理气相沉积法包括三个步骤: A.蒸汽的产生 B.通过减小大气压强而使气化材料从供给源 转移到衬底 C.凝结发生在衬底上
真空沉积法 (1)PVD法制备备薄膜材料 溅射法 离子镀法 真空沉积法
典型案例:
机理: 薄膜蒸发源
真空中蒸发、升华
蒸发物在工件(或基片)表面上析出并附着
阴极溅射法
固体
原子飞出
在靶材表面成膜
优点:膜与靶材成分相同,易得复杂组成的合金,蒸发 膜与基体附着强度较大。 应用:金属或合金薄膜,电子 元件电极,玻璃表面红外 线反射层膜,功能薄膜等。 几种形式: 二极直流溅射 高频溅射 磁控溅射 反应溅射
化学气相沉积
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)。
应用
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、多晶或玻璃态天机薄膜材料。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、IIIV、IV-VI族中的二元或பைடு நூலகம்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, 化学气相淀积已成为无机合成化学的一个新领域。
气相聚合 设备:流化床气相聚合反应器 特点:传热特性好,温度均匀
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。