Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Химическое осаждение из паровой фазы (CCVD) - это химический процесс, при котором тонкопленочные покрытия наносятся на подложки в открытой атмосфере.

История [ править ]

В 1980-х годах были предприняты первые попытки улучшить адгезию металлопластиковых композитов к стоматологической керамике с помощью пиролитического осаждения диоксида кремния (SiO 2 ). [1] Процесс silicoater, полученный в результате этих исследований, стал отправной точкой в ​​разработке процессов CCVD. Этот процесс постоянно совершенствовался, и были найдены новые применения для слоев SiO 2, нанесенных пиролитическим методом пламени . В это время для этих слоев было придумано название «Пиросил». Новые и продолжающиеся исследования связаны с осаждением других материалов ( см. Ниже ).

Принципы и процедура [ править ]

В процессе CCVD к горючему газу добавляют соединение-предшественник, обычно металлорганическое соединение или соль металла. Пламя перемещается вплотную над покрываемой поверхностью. Высокая энергия пламени превращает прекурсоры в высокореакционные промежуточные продукты, которые легко вступают в реакцию с субстратом, образуя прочно прилипший осадок. Микроструктуру и толщину наплавленного слоя можно регулировать путем изменения параметров процесса , таких как скорость подложки или пламени, количество проходов, подложки температуры и расстояния между пламенем и подложкой. CCVD может производить 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 создания тонкопленочных покрытий. [2] [3] Процесс покрытия CCVD позволяет наносить тонкие пленки в открытой атмосфере [4] с использованием недорогих химических веществ-прекурсоров в растворе, что приводит к непрерывному производству на производственной линии. Он не требует обработки после осаждения, например отжига . Потенциал пропускной способности высокий. Покрытия можно наносить при значительных температурах, например, альфа-оксид алюминия был нанесен на Ni-20Cr при температурах от 1050 до 1125 ° C [5]В обзорной статье 1999 года обобщены различные оксидные покрытия, нанесенные на сегодняшний день, включая Al2O3, Cr2O3, SiO2, CeO2, некоторые оксиды шпинели (MgAl2O4, NiAl2O4) и диоксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия (YSZ). [6]

Химическое осаждение из паровой фазы с дистанционным сжиганием (r-CCVD) [ править ]

Так называемое химическое осаждение из паровой фазы с дистанционным сжиганием - это новый вариант классического процесса CCVD. Он также использует пламя для нанесения тонких пленок, однако этот метод основан на других механизмах химической реакции и предлагает дополнительные возможности для нанесения слоевых систем, которые невозможно реализовать с помощью CCVD, например диоксида титана.

Приложения [ править ]

Типичные области применения слоев, нанесенных методом CCVD
Слой материалаЗаявление
SiO 2- Слои диоксида кремния являются наиболее часто наносимыми слоями. Свежеосажденные слои обладают высокой реакционной способностью и, таким образом, могут служить слоями, способствующими адгезии для полимерных покрытий и связующих. Адгезию можно дополнительно улучшить путем применения дополнительных промоторов адгезии на основе силана, таких как глицидоксипропилтриметоксисилан .
- модификация оптических свойств (например, улучшение пропускания)
- барьерные слои против газов, таких как O 2 (например, в качестве защитного слоя на сплаве) [7] и ионов, таких как Na +
WO x , MoO x- хромогенные материалы в «умных окнах»
ZnO- полупроводник
- компонент из прозрачных проводящих оксидов (TCO), таких как оксид цинка, легированный алюминием (AZO)
ZrO 2- слой, защищающий от механических повреждений (например, истирания, царапин)
SnO 2- компонент в различных прозрачных проводящих оксидах, таких как оксид индия, легированный оловом (ITO) и оксид олова, легированный фтором (FTO)
TiO 2- фотокаталитические слои
Ag- хорошая электропроводность
- теплозащитное стекло
- антибактериальные покрытия
Al 2 O 3- защита от коррозии сплавов типа Ni-20Cr, [8] защита от коррозии стекла. [9]

Плюсы и минусы [ править ]

  • Рентабельность, отчасти потому, что не требуются устройства для создания и поддержания вакуума.
  • Гибкость в использовании за счет различных реализаций
  • Меньшее количество слоистых материалов по сравнению с некоторыми методами низкого давления, ограничиваясь в основном оксидами. Исключение составляют некоторые драгоценные металлы, такие как серебро, золото и платина.
  • Ограничено слоистыми материалами, для которых доступны подходящие прекурсоры, однако это относится к большинству металлов.

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Janda, R; Рулет, JF; Вульф, М; Тиллер, HJ (2003). «Новая адгезионная технология для цельнокерамики». Стоматологические материалы . 19 (6): 567–73. DOI : 10.1016 / s0109-5641 (02) 00106-9 . PMID  12837406 .
  2. ^ США 4620988 , Garschke, Adelheid; Ханс-Юрген Тиллер и Роланд Гобель и др., "Аппарат для нанесения покрытия с помощью гидролиза пламенем, особенно для зубных протезов", выпущенный в 1986 г. 
  3. ^ US 5652021 , Хант, Эндрю; Джо Кокран и Уильям Брент Картер, «Химическое осаждение из паровой фазы пленок и покрытий», выпущенный в 1997 г. 
  4. ^ US 6013318 , Хант, Эндрю; Джо Кокран и Уильям Брент Картер, "Метод горения химического осаждения из паровой фазы пленок и покрытий", выпущенный в 2000 г. 
  5. ^ Кумар, Шива; Kelekanjeri, G .; Картер, ВБ; Ампикян, JM (2006). «Осаждение альфа-оксида алюминия путем сжигания химического осаждения из паровой фазы». Тонкие твердые пленки . 515 (4): 1905–1911. Bibcode : 2006TSF ... 515.1905K . DOI : 10.1016 / j.tsf.2006.07.033 .
  6. ^ Hampikian, JM; Картер, WB (1999). «Горение химического осаждения из паровой фазы высокотемпературных материалов». Материаловедение и инжиниринг . 267 (1): 7–18. DOI : 10.1016 / S0921-5093 (99) 00067-2 .
  7. ^ Валек, Британская Колумбия; Ампикян, JM (1997). «Тонкие пленки кремнезема, нанесенные на сплав Ni-20Cr с помощью химического осаждения из паровой фазы». Технология поверхностей и покрытий . 94–95: 13–20. DOI : 10.1016 / S0257-8972 (97) 00469-6 .
  8. ^ Хендрик, MR; Ампикян, JM; Картер, ВБ (1998). «Покрытия из оксида алюминия, нанесенные методом горения, нанесенные методом химического осаждения из паровой фазы, и их влияние на окисление хромистообразователя на основе никеля». Журнал Электрохимического общества . 145 (11): 3986–3994. DOI : 10.1149 / 1.1838903 .
  9. ^ Kuhn, S., Линк, Р. Hädrich, Т. (2010). «Модификация горячей стеклянной поверхности глиноземом путем сжигания CVD». Технология поверхностей и покрытий . 205 (7): 2091–2096. DOI : 10.1016 / j.surfcoat.2010.08.096 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )