化学气相沉积技术制备粉体材料的研究进展及应用

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1、化学气相沉积技术制备粉体材料的研究进展及应用王斌，罗康碧（昆明理工大学化学工程学院，昆明650093）摘要：化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition：简称CVD)是指利用气体原料在气相中通过化学反应形成基本粒子并经过成核、生长两个阶段合成薄膜、粒子、晶须或晶体等固体材料的工艺过程。本文主要论述了化学气相沉积技术的发展历程及其应用领域；重点阐述了CVD技术的基本原理和典型的CVD工艺及其特点；同时分析了CVD技术的优势和缺陷，以及CVD技术的发展趋势，并展望其应用前景。关键词：化学气相沉积；粉体材料；工艺原理；研

2、究进展；应用ResearchDevelopmentandApplicationofChemicalVaporDepositionTechniqueinPreparePowderMaterialsWANGBin,LUOKang-bi(FacultyofChemicalEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming,650093)Abstract：Chemicalvapordeposition(CVD)referstotheuseofrawmaterialgasi

3、nthegasphaseparticlesareformedbychemicalreactionandnucleation,thegrowthoftwophasecompositefilms,particles,orcrystalwhiskeretc.Thetechnologicalprocessofthesolidmaterial.Thispapermainlydiscussesthedevelopmentcourseofchemicalvapordepositiontechniqueanditsapplicationfield

4、;ExpoundstheCVDtechnologythebasicprincipleandtypicalCVDprocessanditscharacteristics;AtthesametimeanalyzedtheadvantagesanddisadvantagesofCVDtechnique,anddevelopmenttendencyofCVDTechnique,anditsapplicationforegroundisprospected.Keywords:chemicalvapordeposition;powdermat

5、erial;technicalprinciple;researchdevelopment;application1.化学气相沉积的基本概念：化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition：简称CVD)是指利用气体原料在气相中通过化学反应形成基本粒子并经过成核、生长两个阶段合成薄膜、粒子、晶须或晶体等固体材料的工艺过程[1]。该技术是以挥发性的金属卤化物、氢化物或有机金属化合物等物质的蒸气为原料，通过化学气相反应合成所需粉末。CVD法不仅可以制备金属粉末，也可以制备氧化物、碳化物、氮化物等化合物粉体材料。目前，用此法制

6、备TiO2、SiO2、Sb2O3、Al2O3、ZnO等超微粉末已实现工业化生产。通过化学气相沉积制备粉体材料的方法有很多，按照反应类型可以分为气相氧化、气相还原、气相热解、气相水解等；按照反应器内压力不同可分为常压CVD、低压CVD、超真空CVD等；按加热方式不同可将其分为电阻CVD、等离子CVD、激光CVD、火焰CVD等[7]。2.化学气相沉积技术的发展历程：化学气相沉积是一种古老的“新工艺”。说它古老，因为早在1000多年前的古代，我们民族的祖先就用气相工艺来制取用于做墨的“烟”（炭黑），这在宋代的《墨经》和明代的《天工开物》

7、中都有图文并茂的记载[10]。化学气相沉积技术的研究始于19世纪末期，具有产业开发价值的典型应用是Lodyguine在1893年获得的专利：氢气还原金属氯化物在铂丝上沉积钼、钨等难熔金属作为白炽灯丝。此后CVD技术被引入物质提纯过程中，采用氯气与各种金属和金属化合物反应生成金属氯化物，再用氢气还原这类金属氯化物从而有效地实现金属分离、富集、提取与精炼[6]。20世纪50年代初到60年代末是CVD技术研究和应用的一个高峰期。这一快速发展很大程度上得益于当时材料科学学科体系的初步形成。在这一大背景下，人们开始从材料学科的角度来看待各种

8、冶金物理过程。CVD技术的研究重点也从物质提纯等冶金过程转移到材料制备过程上。为了促进CVD各个相关领域协调发展，1960年举办了第l届CVD国际学术会议，会议主席JohnM．Blocher,Jr．建议采用“ChemicalVaporDeposit