化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition,簡稱CVD)是一種利用氣態或蒸汽態的物質在氣相或氣固界面上發生反應生成固態沉積物的過程。這種方法主要用於製備無機材料,包括但不限於金屬薄膜、非金屬薄膜、多組分合金薄膜、陶瓷或化合物層。CVD可以在常壓或真空條件下進行,能夠均勻鍍覆複雜形狀的表面或工件的深孔、細孔,並且得到的膜層具有較好的附著力。
CVD系統通常包括以下幾個基本組成部分:
反應氣體:提供反應所需的原料氣體。
反應室:提供一個受控的環境,以便氣體之間發生化學反應。
加熱系統:確保反應氣體在到達基體表面前能夠發生化學反應。
基體:提供沉積薄膜的表面。
控制系統:監控和調節反應條件,如溫度、壓力和氣體流量。
CVD過程大致可以分為三個重要階段:
反應氣體向基體表面擴散:通過載氣將反應氣體帶入反應室。
反應氣體吸附於基體表面:在基體表面形成一層薄膜。
在基體表面上發生化學反應形成固態沉積物:化學反應產生的氣相副產物脫離基體表面,完成一個沉積周期。
CVD技術的一個顯著特點是其多樣性,可以通過改變反應條件來製備不同類型和性質的薄膜材料。此外,CVD還廣泛套用於製備二維材料,如石墨烯和TMDs(過渡金屬二硫化物)等。