简介

          化学气相沉积（CVD）是一种使用气态或气态物质在气相或气固界面上反应以产生固体沉积物的技术。原子层沉积（ALD）是指CVD的一种变体，它允许利用自限制表面反应在原子水平上进行受控沉积，通常是通过交替暴露于不同的前体。

CVD前驱体

          气源前驱体具有最大的通用性和控制性，但其生产规模受到安全性、产量和储存的限制。例如，CH4是一种易燃气体，但可以用作与无水CH3CH2OH反应的前体，然后与氨硼烷和氧化硼的前体一起制备掺硼金刚石薄膜。

          具有特定反应性、挥发性、化学计量和热行为的前体在标准条件下通常是液体或固体，这些更容易用于CVD。例如，均苯四甲酸酐和4,4'-二氨基二苯醚用作前体，分别加热升华，使其在真空室中充分接触和反应，然后加热基材及其上的粘性聚酰胺酸，使聚酰胺酸脱水形成聚酰亚胺薄膜。

ALD前驱体

          ALD的前驱体通常需要满足以下条件：

• 足够高的蒸气压，以确保其能够完全覆盖或填充基质材料的表面。
• 良好的化学稳定性，防止在反应的最高温度范围内自分解。
• 它无毒、无腐蚀性，并且该产品是惰性的，以避免阻碍自限性薄膜的生长。
• 反应性强，能快速吸附在材料表面并达到饱和，或与材料表面基团快速有效地反应。

          在某些情况下，ALD工艺可以利用与CVD工艺相同的前体，但涉及对前体的离散交替暴露，而不是同时暴露。典型的ALD步骤涉及含有金属或非金属源原子的前体的反应，然后是化学反应，如还原、氧化或氮化。每个步骤都需要为以下反应生成吸附和反应位点（例如反应性配体）。ALD的常见前体包括氢化物（SiH4、Si2H6）、卤素取代的氢化物（如SiCl4）、金属卤化物（如AlCl3、WF6、TaCl5、HfCl4），金属硝酸盐（如Ti(NO3)4、Hf(NO3)3），以及含有烷基的金属有机物（如AlR3）、醇盐（如Si(OR)4、Ti(OR)4)、胺盐（如Ti(NR2)4）或β-酮酸盐及其衍生物（如Zr(thd)4、Hf(acac)4）。)。此外，氧源（H2O、H2O2、O2、O3）和氮源（NH3、N2H4、NHxR3-x、HN3）分别用于生产氧化物和氮化物。气体和液体前体是最常用的，但也可以使用固体源前体。

应用

          随着各个应用领域要求的不断提高，对CVD和ALD前驱体提出了新的要求。例如，CVD技术和化学流化床技术的结合可用于许多工业领域，其中最常见的领域是先进的核燃料。传统的难熔金属材料也可以用作ALD的前体，以反应并产生所需的薄膜。如今，许多发达国家已经实现了化学气相沉积技术在难熔金属涂料中的大规模工业应用。CVD和ALD具有非常广阔的应用前景。它们不仅可以延长材料的寿命，优化材料性能，节省材料消耗，还可以合成新材料。

参考文献

1. Hampden‐Smith, Mark J.; KODAS, Toivo T. Chemical vapor deposition of metals: Part 1. An overview of CVD processes. Chemical Vapor Deposition, 1995, 1.1: 8-23.

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