材料常用制备方法

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1、材料常用制备方法晶体生长技术1.熔体生长法［meltgrowthmethod］（将欲生长晶体的原料熔化，然后让熔体达到一定的过冷而形成单晶）1.1提拉法特点：a.可以在短时间内生长大而无错位晶体b.生长速度快，单晶质量好c.适合于大尺寸完美晶体的批量生产1.2坩埚下降法特点：装有熔体的坩埚缓慢通过具有一定温度梯度的温场，开始时整个物料熔融，当坩埚下降通过熔点时，熔体结晶，随坩埚的移动，固液界面不断沿坩埚平移，至熔体全部结晶。1.3区熔法特点：a.狭窄的加热体在多晶原料棒上移动，在加热体所处区域，原料变成熔体，该熔体在加热器移开后因温度下降而形成单晶

2、随着加热体的移动，整个原料棒经历受热熔融到冷却结晶的过程，最后形成单晶棒有时也会固定加热器而移动原料棒1.4焰熔法特点：a•能生长出很大的晶体（长达1m）b.适用于制备高熔点的氧化物b.缺点是生长的晶体内应力很大1.5液相外延法优点：a.生长设备比较简单；1.生长速率快；2.外延材料纯度比较高；3.掺杂剂选择范围较广泛；4.外延层的位错密度通常比它赖以生长的衬底要低；5.成分和厚度都可以比较精确的控制，重复性好；操作安全。缺点：a.当外延层与衬底的晶格失配大于1%时生长困难；b.由于生长速率较快，难得到纳米厚度的外延材料；c.外延层的表面形貌一般不

3、如气相外延的好。2.溶液生长法【solutiongrowthmethod】（使溶液达到过饱和的状态而结晶）2.1水溶液法原理：通过控制合适的降温速度，使溶液处于亚稳态并维持适宜的过饱和度，从而结晶2.2水热法［HydrothermalMethod!特点：a.在高压釜中，通过对反应体系加热加压（或自生蒸汽压），创造一个相对高温高压的反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解而达到过饱和、进而析出晶体利用水热法在较低的温度下实现单晶的生长，从而避免了晶体相变引起的物理缺陷2.3高温溶液生长法（熔盐法）特点：a.使用液态金属或熔融无机化合物作为溶剂1.常用溶剂

4、：液态金属液态Ga（溶解As）Pb、Sn或Zn（溶解S、Ge、GaAs）KF（溶解BaTiO3）Na2B4O7（溶解Fe2O3）2.典型温度在1000QC左右3.利用这些无机溶剂有效地降低溶质的熔点，能生长其他方法不易制备的高熔点化合物，如钛酸钡BaTiOs气相沉积法一.物理气相沉积法（PVD）[PhysicalVaporDeposition!一.真空蒸镀[EvaporationDeposition]特点：a.真空条件下通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面；b.常用镀膜技术之一；c.用于电容器、光学薄膜、塑料等的镀膜；d.具有较高的沉积速率，可镀

5、制单质和不易热分解的化合物膜分类：电阻加热法、电子轰击法一.阴极溅射法（溅镀）[SputteringDeposition]原理：利用高能粒子轰击固体表面（靶材），使得靶材表面的原子或原子团获得能量并逸出表面，然后在基片（工件）的表面沉积形成与靶材成分相同的薄膜。分类：二极直流溅射【BipolarSputtering】高频溅镀【RFSputtering】磁控溅镀【magnetronsputtering】一.离子镀[ionplating]特点：a•附着力好（溅镀的特点）b.高沉积速率（蒸镀的特点）c.绕射性d.良好的耐磨性、耐磨擦性、耐腐蚀性二.化学气

6、相沉积法（CVD）[ChemicalVaporDeposition]按反应能源：二.ThermalCVD特点：a.利用热能引发化学反应b.反应温度通常高达800〜2000°Cc.加热方式电阻加热器高频感应热辐射热板加热器二.Plasma-EnhancedCVD（PECVD）优点：a.工件的温度较低，可消除应力；同时其反应速率较高。缺点：a.无法沉积高纯度的材料；b.反应产生的气体不易脱附；c.等离子体和生长的镀膜相互作用可能会影响生长速率。一.PhotoCVD特点：a.利用光能使分子中的化学键断裂而发生化学反应，沉积出特定薄膜。b.缺点是沉积速率慢

7、，因而其应用受到限制按气体压力：2.1常压化学气相沉积法（APCVD）[AtmosphericPressureCVD】特点：a.常压下进行沉积扩散控制沉淀速度快易产生微粒设备简单2.2低压化学气相沉积法（LPCVD）【LowPressureCVD】特点：a.沉积压力低于10Otorr1.表面反应控制2.可以沉积出均勻的、步覆盖能力较佳的、质量较好的薄膜3.沉淀速度较慢4.需低压设备溶胶-凝胶法【Sol-GelProcess]（通过凝胶前驱体的水解缩合制备金属氧化物材料的湿化学方法）优点：a.易获得分子水平的均勻性；容易实现分子水平上的均勻掺杂；制备

8、温度较低；选择合适的条件可以制备各种新型材料。缺点：a.原料价格比较昂责；通常整个溶胶-凝胶过程所需时间较长，常需要几天或