什么事CVD涂層？

您可以使用不同的方法在刀具上形成保護涂層。這些方法包括物理氣相沉積(PVD)（可以點擊鏈接查看往期內容） 和化學氣相沉積(CVD)。在這些方法中，CVD 是一種流行且用途廣泛的技術，可以沉積高質量的覆蓋層。

在本期內容，我們將為您深入介紹化學氣相沉積(CVD) 的工作原理、優(yōu)點和缺點。但首先，讓我們看看什么是 CVD，這里我們會從以下點和大家進行探討。

1 什么是化學氣相沉積CVD

2 CVD如何起到作用

3 化學涂層CVD的優(yōu)點

4 化學涂層CVD的缺點

5 總結

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什么是化學氣相沉積

化學氣相沉積 (CVD) 是一種廣泛使用的方法，用于在反應室中在物體（“基材”）表面形成高質量涂層。該技術利用一種或多種揮發(fā)性前體與加熱基材的化學反應，在這些基材上沉積薄膜涂層。

在化學中，揮發(fā)性前體是氣態(tài)或蒸汽態(tài)的物質。這些前體可以與氬氣 (Ar) 或氦氣 (He) 等惰性氣體結合，以防止不必要的表面反應（例如氧化）導致前體降解。因此，這些惰性氣體有助于將揮發(fā)性前體安全地運送到腔室。

例如，鋁粉供應商可以用三氯化鋁 (AlCl 3 )、氧氣 (O 2 ) 和氬氣合成氧化鋁 (Al 2 O3) 。但氬氣不會與 AlCl 3和 O 2發(fā)生反應生成化合物。相反，CVD 工藝使用這種惰性氣體稀釋氧氣并將其輸送到反應器。

CVD 工藝有很多種，例如等離子輔助 CVD 和常壓 CVD。盡管這些工藝的操作條件不同，但通常需要三個主要因素才能成功沉積塊狀材料：

1.1揮發(fā)性前體：**CVD 工藝中的前體必須是揮發(fā)性的。這是因為 CVD 將使用氣體分子來沉積固體涂層。該技術不同于物理氣相沉積 (PVD)，后者將固體源材料轟擊成原子并將這些原子沉積在基材上。

1.2真空室：**真空環(huán)境壓力較低，可限制不必要的反應并使基底上沉積的材料厚度更加均勻。

1.3高溫：CVD工藝需要高溫，因為前驅體在極高的溫度下沉積，例如硅烷（SiH4）在300-500℃或TEOS（Si(OC2H5)4）在650-750℃。此外，高溫可以提高反應速率。在高溫條件下，氣體分子會移動得更快，并且更頻繁地相互碰撞。反應速率將相應增加。

CVD 通常用于為物體生產涂層，因為這些涂層具有高質量和低孔隙率。憑借這些特點，CVD 涂層在電子和其他行業(yè)中有著廣泛的應用。

例如，CVD 涂層有助于保護物體（例如電子元件）免受水、高溫和腐蝕的影響。此外，半導體行業(yè)經常使用 CVD 來制造高性能薄膜和導電部件（例如觸點或插件）。在珠寶行業(yè)，CVD 可用于通過將前體氣體的碳原子沉積在基材上來合成鉆石。

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CVD 如何起作用

CVD 涂層工藝包括以下基本步驟：

將需要鍍膜的基材放入反應室內，然后生產者將揮發(fā)性前驅體與惰性氣體的混合物加入反應室。

然后，通過電阻加熱（例如管式爐）、微波功率、激光或等離子體加熱基板。同時，腔室內的壓力將降低，以激活氣體混合物的化學反應。

隨后，混合氣體會分解或與基底材料發(fā)生反應，沉積薄膜涂層。

混合氣體的化學反應會產生揮發(fā)性副產品。例如，在 CVD 工藝中，六氟化鎢 (WF 6 ) 和氫氣 (H 2 ) 沉積鎢 (W) 后，會產生氟化氫 (HF) 作為氣態(tài)副產品，如下所示：WF6 + 3 H2 → W + 6 HF

然后將氣態(tài)副產品從真空室中取出并進行適當處理以避免污染環(huán)境。

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化學涂層的優(yōu)點

CVD 可讓供應商制造厚度均勻且形狀極為復雜的涂層。借助 CVD，供應商可以將薄膜涂層應用于材料的內部、底部、高縱橫比孔和其他復雜特征。

這是PVD所無法做到的。這是因為 PVD 是一種視線涂層工藝。這意味著用于形成涂層的粒子會從固體源材料定向移動到基材。結果是 PVD 無法在基材的所有表面上形成均勻的厚度。

為了使基材均勻地涂覆 PVD，制造商必須旋轉基材以確保所有分子能夠覆蓋所有表面。這最終會浪費時間和金錢。

為了更好地理解分子如何在 CVD 和 PVD 中覆蓋物體，請看下圖：

CVD 的另一個優(yōu)點是 CVD 涂層具有非常高的純度。這是因為 CVD 工藝涉及應用蒸餾技術從氣態(tài)前體中抽離雜質。

CVD 涂層還具有高質量、防水和細顆粒的特點。此外，它們比傳統(tǒng)制造工藝生產的類似材料更堅硬。這是因為揮發(fā)性前體與基材的反應可以在基材表面形成更強的結合力。

最后但同樣重要的是，CVD 具有較高的沉積速率。但必須調整 CVD 的溫度和持續(xù)時間以控制基材上的涂層厚度。

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化學涂層的缺點

CVD 也有一些缺點。

首先，前體必須具有揮發(fā)性才能分解或與基材發(fā)生反應。但如果這些前體過于揮發(fā)，它們可能會在送入真空室之前蒸發(fā)。這就是為什么選擇和保存前體以限制其蒸發(fā)至關重要。

其次，一些 CVD 前體（如 Cu(acac) 2、B 2 H 6或 Ni(CO