Химическое осаждение из паровой фазы при сжигании
Химическое осаждение из газовой фазы горением (CCVD) — это химический процесс , при котором тонкопленочные покрытия наносятся на подложки в открытой атмосфере.
История
[ редактировать ]В 1980-х годах были предприняты первые попытки улучшить адгезию металлопластиковых композитов в стоматологической керамике с использованием пламенно-пиролитически осажденного диоксида кремния (SiO 2 ). [1] Процесс силикотера, полученный в результате этих исследований, стал отправной точкой в разработке процессов CCVD. Этот процесс постоянно развивался, и SiO 2 были найдены новые применения слоев , осажденных методом пиролиза в пламени. В это время для этих слоев было придумано название «Пиросил». Новые и продолжающиеся исследования посвящены осаждению других материалов ( см. ниже ).
Принципы и процедура
[ редактировать ]В процессе CCVD к горящему газу добавляется соединение-предшественник, обычно металлоорганическое соединение или соль металла. Пламя перемещается близко к покрываемой поверхности. Высокая энергия пламени превращает прекурсоры в высокореактивные промежуточные продукты, которые легко вступают в реакцию с подложкой, образуя прочно прилипший осадок. Микроструктуру . и толщину осажденного слоя можно контролировать путем изменения параметров процесса, таких как скорость подложки или пламени, количество проходов, температура подложки и расстояние между пламенем и подложкой CCVD может создавать покрытия с ориентацией от предпочтительной до эпитаксиальной и может создавать конформные слои толщиной менее 10 нм. Таким образом, метод CCVD представляет собой настоящий процесс осаждения из паровой фазы для изготовления тонкопленочных покрытий. [2] [3] Процесс нанесения покрытия CCVD позволяет наносить тонкие пленки в открытой атмосфере. [4] использование недорогих химических веществ-прекурсоров в растворе, что приводит к непрерывному производству на производственной линии. Он не требует обработки после осаждения, например отжига . Пропускной потенциал высокий. Покрытия можно наносить при значительных температурах, например, альфа-оксид алюминия осаждался на Ni-20Cr при температурах от 1050 до 1125°С. [5] В обзорной статье 1999 года обобщаются различные оксидные покрытия, нанесенные на сегодняшний день, в том числе Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , SiO 2 , CeO 2 , некоторые оксиды шпинели (MgAl 2 O 4 , NiAl 2 O 4 ) и Цирконий, стабилизированный иттрием (YSZ). [6]
Химическое осаждение из паровой фазы с дистанционным сжиганием (r-CCVD)
[ редактировать ]Так называемое химическое осаждение из паровой фазы с дистанционным сжиганием представляет собой новый вариант классического процесса CCVD. Он также использует пламя для нанесения тонких пленок, однако этот метод основан на других механизмах химических реакций и предлагает дополнительные возможности для осаждения систем слоев, которые практически невозможны с помощью CCVD, например, диоксида титана.
Приложения
[ редактировать ]| Слой материала | Приложение |
|---|---|
| SiO 2 | – Слои диоксида кремния являются наиболее часто наносимыми слоями. Свеженанесенные слои обладают высокой реакционной способностью и, таким образом, могут служить слоями, способствующими адгезии полимерных покрытий и связей. Адгезию можно дополнительно улучшить путем применения дополнительных усилителей адгезии на основе силана, таких как глимо (глицидоксипропилтриметоксисилан). – изменение оптических свойств (например, улучшение передачи) – барьерные слои от газов, таких как O 2 (например, в качестве защитного слоя на сплаве) [7] и ионы, такие как Na + |
| WO x , MoO x | – хромогенные материалы в «умных окнах» |
| ZnO | – полупроводник – компонент прозрачных проводящих оксидов (TCO), таких как оксид цинка, легированный алюминием (AZO) |
| ЗрО 2 | – слой, защищающий от механических повреждений (например, истирания, царапин) |
| SnO 2 | - компонент различных прозрачных проводящих оксидов, таких как оксид индия, легированный оловом (ITO) и оксид олова, легированный фтором (FTO). |
| ТиО 2 | – фотокаталитические слои |
| В | – хорошая электропроводность — термозащитное стекло — антибактериальные покрытия |
| Al2OAl2O3 | — защита от коррозии сплавов типа Ni-20Cr, [8] защита стекла от коррозии. [9] |
Плюсы и минусы
[ редактировать ]- Экономичность, отчасти потому, что не устройства для создания и поддержания вакуума. требуются
- Гибкость в использовании благодаря различным реализациям
- Меньшее количество слоев материалов по сравнению с некоторыми методами низкого давления, ограничивающимися в основном оксидами. Исключением являются некоторые драгоценные металлы, такие как серебро, золото и платина.
- Ограничено слоями материалов, для которых доступны подходящие прекурсоры, однако это справедливо для большинства металлов.
См. также
[ редактировать ]- Химическое осаждение из паровой фазы
- Атомно-слоевое осаждение , более точная и конформная технология нанесения покрытия.
- Физическое осаждение из паровой фазы , осаждение материалов из пара без химических реакций.
- Химическое осаждение из паровой фазы с плазменным усилением
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Янда, Р; Руле, Ж. Ф.; Вульф, М; Тиллер, HJ (2003). «Новая клеевая технология для цельной керамики». Стоматологические материалы . 19 (6): 567–73. дои : 10.1016/s0109-5641(02)00106-9 . ПМИД 12837406 .
- ^ США 4620988 , Гаршке, Адельхайд; Тиллер, Ханс-Юрген и Гобель, Роланд и др., «Аппарат для нанесения покрытия пламенным гидролизом, особенно для зубных протезов», выпущено в 1986 г.
- ^ США 5652021 , Хант, Эндрю; Кокран, Джо и Картер, Уильям Брент, «Химическое осаждение пленок и покрытий из паровой фазы», выпущено в 1997 г.
- ^ США 6013318 , Хант, Эндрю; Кокран, Джо и Картер, Уильям Брент, «Метод химического осаждения пленок и покрытий из паровой фазы», выпущено в 2000 г.
- ^ Кумар, Шива; Келеканджери, Г.; Картер, Всемирный банк; Хампикян, Дж. М. (2006). «Осаждение альфа-оксида алюминия путем химического осаждения из паровой фазы». Тонкие твердые пленки . 515 (4): 1905–1911. Бибкод : 2006TSF...515.1905K . дои : 10.1016/j.tsf.2006.07.033 .
- ^ Хампикян, Дж. М.; Картер, ВБ (1999). «Химическое осаждение из паровой фазы высокотемпературных материалов». Материаловедение и инженерия А. 267 (1): 7–18. дои : 10.1016/S0921-5093(99)00067-2 .
- ^ Валек, Британская Колумбия; Хампикян, Дж. М. (1997). «Тонкие пленки кремнезема, нанесенные на сплав Ni-20Cr посредством химического осаждения из паровой фазы». Технология поверхностей и покрытий . 94–95: 13–20. дои : 10.1016/S0257-8972(97)00469-6 .
- ^ Хендрик, MR; Хампикян, Дж. М.; Картер, ВБ (1998). «Покрытия из оксида алюминия, нанесенные методом CVD при горении, и их влияние на окисление никель-хромового каркаса». Журнал Электрохимического общества . 145 (11): 3986–3994. дои : 10.1149/1.1838903 .
- ^ Кун С., Линке Р. и Хедрих Т. (2010). «Модификация поверхности горячего стекла оксидом алюминия методом CVD-сжигания». Технология поверхностей и покрытий . 205 (7): 2091–2096. doi : 10.1016/j.surfcoat.2010.08.096 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )