Horno de grafitización

La deposición química de vapor (CVD) es una tecnología que utiliza diversas fuentes de energía, como calentamiento, excitación de plasma o radiación de luz para hacer reaccionar químicamente sustancias químicas gaseosas o de vapor en la fase gaseosa o la interfaz gas-sólido para formar depósitos sólidos en el reactor por medio de reacción química. En pocas palabras, dos o más materias primas gaseosas se introducen en una cámara de reacción y luego reaccionan entre sí para formar un nuevo material y depositarlo en la superficie del sustrato.

El horno CVD es un sistema de horno combinado con unidad de horno tubular de alta temperatura, unidad de control de gases y unidad de vacío, es ampliamente utilizado para experimentar y producir preparación de materiales compuestos, proceso de microelectrónica, optoelectrónica de semiconductores, utilización de energía solar, comunicación de fibra óptica, superconductor tecnología, campo de recubrimiento protector.

El sistema de horno CVD consta de una unidad de horno tubular de alta temperatura, una unidad de control preciso de la fuente de gas reaccionante, una estación de bomba de vacío y las piezas de montaje correspondientes.

La bomba de vacío es para eliminar el aire del tubo de reacción y asegurarse de que no haya gases no deseados dentro del tubo de reacción, después de eso, el horno tubular calentará el tubo de reacción a una temperatura objetivo, luego la unidad de control precisa de la fuente de gas de reacción puede introducir diferentes gases con una relación establecida en el tubo del horno para la reacción química, la deposición de vapor químico se formará en el horno CVD.

Hay enormes fuentes de gas que se pueden usar en el proceso de CVD, las reacciones químicas comunes de CVD incluyen pirólisis, fotólisis, reducción, oxidación, redox, por lo que los gases involucrados en estas reacciones químicas se pueden usar en el proceso de CVD.

Tomamos el crecimiento de CVD Graphene como ejemplo, los gases utilizados en el proceso de CVD serán CH4, H2, O2 y N2.

• Se puede producir una amplia gama de películas, películas metálicas, películas no metálicas y películas de aleación multicomponente, según se requiera. Al mismo tiempo, puede preparar cristales de alta calidad que son difíciles de obtener por otros métodos, como GaN, BP, etc.
• La velocidad de formación de la película es rápida, normalmente varias micras por minuto o incluso cientos de micras por minuto. Es posible depositar simultáneamente grandes cantidades de recubrimientos con una composición uniforme, lo que es incomparable con otros métodos de preparación de películas, como la epitaxia en fase líquida (LPE) y la epitaxia de haz molecular (MBE).
• Las condiciones de trabajo se llevan a cabo en condiciones de presión normal o bajo vacío, por lo que el recubrimiento tiene una buena difracción y las piezas de trabajo con formas complejas se pueden recubrir uniformemente, lo cual es muy superior al PVD.
• Debido a la difusión mutua del gas de reacción, el producto de reacción y el sustrato, se puede obtener un recubrimiento con buena fuerza de adhesión, lo cual es crucial para preparar películas con superficie reforzada, como películas resistentes al desgaste y anticorrosión.
• Algunas películas crecen a una temperatura mucho más baja que el punto de fusión del material de la película. En condiciones de crecimiento a baja temperatura, el gas de reacción y la pared del reactor y las impurezas contenidas en ellos casi no reaccionan, por lo que se puede obtener una película con alta pureza y buena cristalinidad.
• La deposición de vapor químico puede obtener una superficie de deposición suave. Esto se debe a que, en comparación con LPE, la deposición química de vapor (CVD) se lleva a cabo en alta saturación, con alta tasa de nucleación, alta densidad de nucleación y distribución uniforme en todo el plano, lo que da como resultado una superficie lisa macroscópica. Al mismo tiempo, en la deposición química de vapor, el camino libre promedio de las moléculas (átomos) es mucho mayor que el LPE, por lo que la distribución espacial de las moléculas es más uniforme, lo que conduce a la formación de una superficie de deposición uniforme.
• Bajo daño por radiación, que es una condición necesaria para la fabricación de semiconductores de óxido metálico (MOS) y otros dispositivos

PECVD es una tecnología que utiliza plasma para activar el gas de reacción, promover la reacción química en la superficie del sustrato o en el espacio cercano a la superficie y generar una película sólida. El principio básico de la tecnología de deposición de vapor químico de plasma es que, bajo la acción de un campo eléctrico de RF o CC, el gas de origen se ioniza para formar un plasma, el plasma de baja temperatura se utiliza como fuente de energía, se obtiene una cantidad adecuada de gas de reacción. introducido, y la descarga de plasma se utiliza para activar el gas de reacción y realizar la deposición de vapor químico.

Según el método de generación de plasma, se puede dividir en plasma de RF, plasma de CC y plasma de microondas CVD, etc...

La diferencia entre PECVD y la tecnología CVD tradicional es que el plasma contiene una gran cantidad de electrones de alta energía, que pueden proporcionar la energía de activación requerida en el proceso de deposición química de vapor, cambiando así el modo de suministro de energía del sistema de reacción. Dado que la temperatura de los electrones en el plasma es tan alta como 10000K, la colisión entre los electrones y las moléculas de gas puede promover la ruptura del enlace químico y la recombinación de las moléculas de gas de reacción para generar grupos químicos más activos, mientras que todo el sistema de reacción mantiene una temperatura más baja.

Entonces, en comparación con el proceso de CVD, PECVD puede llevar a cabo el mismo proceso de deposición de vapor químico con una temperatura más baja.