Кіріспе
Жер бетін қаптау әдісі ғылыми журнал Химиялық бумен шоғырландыру (ХБШ) – жоғары сапалы және жоғары өнімді қатты материалдарды өндіруге қолданылатын вакуумдық шоғырландыру әдісі. Бұл процесс жартылай өткізгіш өнеркәсібінде жұқа пленкалар жасау үшін жиі пайдаланылады. Типтік ХБШ кезінде пластина (субстрат) бір немесе бірнеше ұшқыш прекурсорларға ұшыратылады, олар субстрат бетінде реакцияға түсіп немесе ыдырайды, нәтижесінде қажетті жабын түзіледі. Көбінесе, реакциялық камера арқылы газ ағынымен шығарылатын ұшқыш қосалқы өнімдер де пайда болады. Микрофабрикация процестерінде ХБШ материалдарды әртүрлі формаларда шоғырландыру үшін кеңінен қолданылады, оның ішінде: монокристалл, поликристалл, аморфты және эпитаксиалды. Бұл материалдарға: кремний (диоксид, карбид, нитрид, оксинитрид), көміртек (талшық, наноталшықтар, нанотүтіктер, алмаз және графен), фторкөміртектер, жіпшелер, вольфрам, титан нитриді және әртүрлі жоғары κ диэлектриктер жатады. "Химиялық бумен шоғырландыру" терминін 1960 жылы Джон М. Блохер, кіші, химиялық және физикалық бумен шоғырландырудан (PVD) ажырату мақсатымен енгізген.
the scientific journal
Chemical vapor deposition (CVD) is a vacuum deposition method used to produce high quality, and high performance, solid materials. The process is often used in the semiconductor industry to produce thin films. In typical CVD, the wafer (substrate) is exposed to one or more volatile precursors, which react and/or decompose on the substrate surface to produce the desired deposit. Frequently, volatile by products are also produced, which are removed by gas flow through the reaction chamber. Microfabrication processes widely use CVD to deposit materials in various forms, including: monocrystalline, polycrystalline, amorphous, and epitaxial. These materials include: silicon (dioxide, carbide, nitride, oxynitride), carbon (fiber, nanofibers, nanotubes, diamond and graphene), fluorocarbons, filaments, tungsten, titanium nitride and various high κ dielectrics. The term chemical vapour deposition was coined in 1960 by John M. Blocher, Jr. who intended to differentiate chemical from physical vapour deposition (PVD).
Қолданылуы
CVD көбінесе конформды пленкаларды жағуға және дәстүрлі беттік өзгерту техникаларының мүмкін еместігіне жететін тәсілдермен субстрат беттерін күшейтуге қолданылады. CVD атомдық қабаттармен жағу процесінде ең жұқа материал қабаттарын жағу үшін өте тиімді. Мұндай пленкалардың қолданылу саласы кең. Галлий арсениді кейбір интегралдық тізбектерде (ИТ) және фотоэлектрлік құрылғыларда қолданылады. Аморфты поликремний фотоэлектрлік құрылғыларда қолданылады. Белгілі бір карбидтер мен нитридтер тозуға төзімділік қасиеттерін береді. CVD арқылы полимерлеу, бәлкім, барлық қолданыстардың ең әмбебаптысы, өте жұқа жабындар жасауға мүмкіндік береді, олар майлану, су өткізбеу және ауа райына төзімділік сияқты қажетті қасиеттерге ие. Кристалдық нанокеңістік материалдар класына жататын металл-органикалық каркастардың CVD-і жақында демонстрацияланды. Жақында кеңейтілген, үлкен аудандағы субстраттарды жағуға арналған интеграцияланған таза бөлме процесі ретінде, осы пленкалардың қолданылуы газды сезу және төмен κ диэлектриктерінде күтілуде. CVD техникалары мембраналық жабындар үшін де пайдалы, мысалы, тұзды суды ажырату немесе суды тазарту сияқты жағдайларда, себебі бұл жабындар жеткілікті түрде біркелкі (конформды) және жұқа болып, мембрана тесіктерін бітемейді.
Графенді нанотаспа
Графеннің қызықты электрондық және жылулық қасиеттеріне қарамастан, болашақ цифрлық құрылғылар үшін транзистор ретінде қолдануға болмайды, себебі өткізгіштік және валенттілік аймақтары арасында тыйым салынған аймақ жоқ. Бұл электрон ағыны бойынша қосу және өшіру күйлерін араластыруға мүмкіндік бермейді. Мөлшерін кішірейткенде, ені 10 нм-ден кем графен нанотаспалары электрондық тыйым салынған аймақтарды көрсетеді, сондықтан олар цифрлық құрылғылар үшін перспективті нұсқалар болуы мүмкін. Дегенмен, олардың өлшемдерін, демек электрондық қасиеттерін дәл бақылау өте қиын міндет, ал таспалардың жиектері көбінесе олардың жұмысына кедеріс келтіретін тегіс емес болады.
Алмаз
КВД газдағы көміртек атомдарының кристалдық түрдегі субстратқа орналасуына қажетті жағдайларды жасау арқылы синтетикалық алмаз өндіруге мүмкіндік береді. Алмаздың КВД-сі материалтану ғылымында көп назар аударды, себебі ол бұрын тым қымбат деп есептелген көптеген жаңа қолданыстарға жол ашады. КВД алмаздың өсуі әдетте төмен қысымда (1–27 кПа; 0.145–3.926 пси; 7.5–203 Торр) жүреді және камераға әр түрлі мөлшерде газдарды беруді, оларды энергияландыруды және алмаздың субстратта өсуіне жағдай жасауды қамтиды. Газдар көміртек көзін міндетті түрде қамтиды, сондай-ақ көбінесе сутегі де болады, бірақ қолданылатын мөлшерлер өсіріліп жатқан алмаздың түріне қарай айтарлықтай өзгереді. Энергия көздеріне ыстық жіп, микротолқынды қуат және доғалық разрядтар жатады. Энергия көзі газдардың ыдырауына және күрделі химиялық реакциялардың пайда болуына мүмкіндік беретін плазманы жасауға арналған. Алмаздың өсуінің нақты химиялық процесі әлі зерттелуде және алмаз өсіру процестерінің өте кең әртүрлілігімен күрделенеді. КВД-ді пайдалану арқылы алмаз қабықшаларын үлкен субстрат аумақтарында өсіруге болады, сонымен қатар өндірілген алмаздың қасиеттерін бақылауға болады. Бұрын алмаз өндіру үшін жоғары қысымды жоғары температуралы (ЖЖТТ) техникалар қолданылғанда, нәтижесінде әртүрлі өлшемдегі өте кішкентай, жеке алмаздар шығатын. КВД алмазымен диаметрі он бес сантиметрден асатын өсу аймақтарына қол жеткізілді, ал болашақта алмазбен әлдеқайда үлкен аумақтарды жабуға да мүмкіндік болады. Бұл процесті жақсарту бірнеше маңызды қолданыстарды іске асырудың кілті болып табылады. Алмазды тікелей субстратқа өсіру арқасында алмаздың маңызды қасиеттерін басқа материалдарға қосуға болады. Алмаздың кез келген көлемді материалдың арасындағы ең жоғары жылу өткізгіштігіне ие екендігін ескеретін болсақ, алмазды жоғары жылу бөліп шығаратын электроникаға (оптика және транзисторлар сияқты) қабаттастыру алмазды жылуды таратушы ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Алмаз қабықшалары клапан сақиналарына, кескіш құралдарға және алмаздың қаттылығы мен өте төмен тозу жылдамдығынан пайда көретін басқа да заттарға өсірілуде. Әр жағдайда алмаздың өсуі субстратқа қажетті жабысуды қамтамасыз ету үшін мұқият жүргізілуі керек. Алмаздың өте жоғары сызауға төзімділігі мен жылу өткізгіштігі, Пирекс шынысына қарағанда жылу кеңею коэффициентінің төмен болуы, тефлонға (политетрафторэтиленге) жақын сүргі коэффициенті және күшті липофильділігі үлкен субстрат аумақтары экономикалық тұрғыдан жабылатын болса, оны ыдыс-аяқтар үшін жабыспайтын қаптама ретінде жасауға мүмкіндік берер еді. КВД өсуі өндірілген алмаздың қасиеттерін бақылауға мүмкіндік береді. Алмаз өсіру саласында "алмаз" сөзі негізінен sp3 байланысы бар көміртектен тұратын кез келген материалды сипаттау үшін қолданылады, және оған кіретін алмаздың көптеген түрлері бар. Өңдеу параметрлерін реттеу арқылы – әсіресе енгізілген газдарды, сондай-ақ жүйе жұмыс істейтін қысымды, алмаздың температурасын және плазманы жасау әдісін қоса алғанда – алмаз деп санауға болатын көптеген түрлі материалдарды жасауға болады. Әртүрлі допингтермен бір кристалл алмаз жасауға болады. Бірнеше нанометрден бірнеше микрометрге дейінгі түйіршік мөлшерінен тұратын поликристалл алмазды өсіруге болады. Кейбір поликристалл алмаз түйіршіктерін жұқа, алмаз емес көміртек қоршап тұрады, ал басқалары жоқ. Бұл әртүрлі факторлар алмаздың қаттылығына, тегістігіне, өткізгіштігіне, оптикалық қасиеттеріне және басқа да қасиеттеріне әсер етеді.
Калькогендер
Коммерциялық тұрғыдан, сынап кадмий теллуриді инфрақызыл сәулеленуді анықтау саласындағы қызығушылықты жалғастырып келеді. CdTe және HgTe қорытпасынан тұратын бұл материалды тиісті элементтердің диметил туындыларынан алуға болады.