Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральная служба по надзору в сфере образования и науки

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Казанский национальный исследовательский технологический университет»

(ФГБОУ ВПО КНИТУ)

Кафедра АХСМК

Презентация

по дисциплине: Процессы получения наночастиц и наноматериалов

на тему: «Химическое осаждение из газовой фазы»

Выполнил:

Студент гр. 4301-11

Мухамитова А.А.

Казань, 2014

СОДЕРЖАНИЕ

1.	ВВЕДЕНИЕ	3
2.	МЕХАНИЗМЫ ПРОТЕКАНИЯ ПРОЦЕССОВ ХОГФ	4
3.	Методы CVD(ХОГФ)	6
4.	ПРЕИМУЩЕСТВА	8
5.	ПРИМЕНЕНИЕ	9
6.	СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ	10

1 Введение

Осаждение из газовой фазы можно определить как конденсацию газообразных (парообразных) элементов или соединений с образованием твердых осадков. Газовая фаза может иметь тот же состав, что и осадок. Это обычный случай физического осаждения из газовой фазы (ФОГФ или PVD — physical vapor deposition), при котором покрытия получаются только за счет конденсации вещества. К ФОГФ относятся процессы термического вакуумного испарения и ионного распыления материалов.

При химическом осаждении из газовой фазы (ХОГФ или CVD — chemical vapor deposition) состав газовый фазы и состав осадка существенно различаются. Летучее соединение осаждаемого элемента подается к подложке, где подвергается термическому разложению (пиролизу) или вступает в восстановительные химические реакции с другими газами (или парами); при этом нелетучие продукты реакций осаждаются на поверхность подложки. Осадки образуются в результате большого количества химических реакций, протекающих в газовой фазе вблизи от поверхности подложки и на самой поверхности подложки, что в значительной мере усложняет процесс осаждения, но делает его гораздо более универсальным и гибким. Процессы ХОГФ иногда называют реактивным осаждением из газовой (парогазовой или паровой) фазы (reactive deposition).

ХОГФ — универсальный и энергетически экономичный (относительно ФОГФ) метод атомно-молекулярного формирования покрытий путем контролируемого осаждения вещества в виде отдельных атомов или молекул в целях получения пленок с требуемыми свойствами (заданной плотности, толщины, ориентации, состава и т.д.).

При ХОГФ материал осаждается в виде порошка, если химическая реакция образования его частиц в твердом состоянии протекает только в газовой фазе, и в виде пленочного покрытия, если реакция образования твердых частиц материала происходит на поверхности подложки. Очевидно, что для получения функциональных слоев ИМС пригодна только вторая группа процессов химического осаждения из газовой фазы.

2 Механизмы протекания процессов хогф

При ХОГФ слои осаждаемых материалов образуются в результате сложных многомаршрутных и многостадийных гетерогенных химических реакций на границе раздела: газ (пар, газоразрядная плазма) — твердое тело (подложка, пластина с покрываемым функциональным слоем), протекание которых определяется как процессами в газовой фазе, так и процессами на поверхности и в приповерхностных слоях подложки.

Процесс химического осаждения проводится в реакторе, упрощенная схема того отображена на рис. Подложки располагаются на стационарном или вращающемся столе (держателе пластин), температура того повышается до требуемого уровня при помощи специального нагревателя. В верхней крышке реактора есть отверстие для ввода водорода со специальными примесями, которые перемещаясь над нагретыми поверхностями подложек, осаждаются на них, формируя тонкие пленки. Обычно газ вводится через центральную часть реактора, а выводят через боковые отверстия. Среднее давление газа в реакторе составляет порядка 1 атм, а иногда и ниже. к примеру, для выращивания пленки из Ga0 47ln0 53As толщиной 6000 А на InP подложке со скоростью 1.4 А/с необходимо обеспечить следующие условия: температуру 630°С и давление 1 атм 

В механизме процессов ХОГФ с непрерывной подачей реагентов можно выделить следующие основные стадии.

1. Доставка исходных реагентов (исходного реагента) (ИР) в реактор (реакционную камеру установки).

2. Доставка исходных реагентов в реакторе к граничному слою газовой фазы у поверхности подложки.

3. Доставка исходных реагентов через граничный слой к реакционной зоне (зоне осаждения) у поверхности подложки.

4. Превращение исходных реагентов в промежуточные продукты в зоне осаждения.

5. Доставка исходных реагентов и промежуточных продуктов на поверхность подложки.

В кинетической области скорость и равномерность ХОГФ материала определяются значениями и распределениями энергии активации и температуры по поверхности подложки (пластины). Распределение энергии активации по поверхности исходной подложки или растущего слоя материала связано с тем, что молекулы исходного реагента (или промежуточных продуктов) вступают в реакцию между собой на активных центрах поверхности (центрах адсорбции). Аналогичным образом, образовавшиеся на поверхности структурные единицы осаждаемого материала встраиваются в растущий слой тоже на активных центрах. Активные центры представляют собой поверхностные атомы со свободными валентностями или участки поверхности с минимальной свободной энергией.

Практическими критериями диффузионной области процессов ХОГФ являются:

— загрузочный эффект, т.е. наблюдаемое уменьшение скорости осаждения с увеличением площади подложки;

— и слабая зависимость скорости осаждения материала от температуры подложки