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化學(xué)氣相沉積的應(yīng)用

現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)需要使用大量功能各異的無機(jī)新材料，這些功能材料必須是高純的，或者是在高純材料中有意地?fù)饺肽撤N雜質(zhì)形成的摻雜材料。但是，我們過去所熟悉的許多制備方法如高溫熔煉、水溶液中沉淀和結(jié)晶等往往難以滿足這些要求，也難以保證得到高純度的產(chǎn)品。NASA使用了C15H21IrO6作為制取銥涂層的材料，并利用C15H21IrO6的熱分解反應(yīng)進(jìn)行沉積。因此，無機(jī)新材料的合成就成為現(xiàn)代材料科學(xué)中的主要課題。

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化學(xué)氣相沉積的原理

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化學(xué)氣相沉積技術(shù)是應(yīng)用氣態(tài)物質(zhì)在固體上產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)和傳輸反應(yīng)等并產(chǎn)生固態(tài)沉積物的一種工藝，它大致包含三步：

（1）形成揮發(fā)性物質(zhì) ；

（2）把上述物質(zhì)轉(zhuǎn)移至沉積區(qū)域 ；

（3）在固體上產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生固態(tài)物質(zhì) 。基本的化學(xué)氣相沉積反應(yīng)包括熱分解反應(yīng)、化學(xué)合成反應(yīng)以及化學(xué)傳輸反應(yīng)等集中。

化學(xué)氣相沉積過程介紹

化學(xué)氣相沉積過程分為三個(gè)重要階段：反應(yīng)氣體向基體表面擴(kuò)散、反應(yīng)氣體吸附于基體表面、在基體表面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成固態(tài)沉積物及產(chǎn)生的氣相副產(chǎn)物脫離基體表面。常見的化學(xué)氣相沉積反應(yīng)有:熱分解反應(yīng)、化學(xué)合成反應(yīng)和化學(xué)傳輸反應(yīng)等。預(yù)真空室由機(jī)械泵單獨(dú)抽真空，只有在預(yù)真空室真空度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，才能打開隔離門，進(jìn)行傳送片。通常沉積TiC或TiN，是向850~1100℃的反應(yīng)室通入TiCl4，H2，CH4等氣體，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)，在基體表面形成覆層。

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PCVD工藝的具體流程

PCVD工藝的具體流程如下：

(1)沉積。沉積過程借助低壓等離子體使流進(jìn)高純度石英玻璃沉積管內(nèi)的氣態(tài)鹵化物和氧氣在1000℃以上的高溫條件下直接沉積成設(shè)計(jì)要求的光纖芯中玻璃的組成成分。

(2)熔縮。沿管子方向往返移動(dòng)的石墨電阻爐對(duì)小斷旋轉(zhuǎn)的管子加熱到大約2200℃，在表面張力的作用下，分階段將沉積好的石英管熔縮成一根實(shí)心棒(預(yù)制棒)。

(3)套棒。為獲得光纖芯層與包層材料的適當(dāng)比例，將熔縮后的石英棒套入一根截面積經(jīng)過精心挑選的管子中，這樣裝配后即可進(jìn)行拉絲。

(4)拉絲。套棒被安裝在拉絲塔的頂部，下端緩緩放入約2100℃的高溫爐中，此端熔化后被拉成所需包層直徑的光纖(通常為125 cm)，并進(jìn)行雙層涂覆和紫外固化。

(5)光纖測試。拉出的光纖要經(jīng)過各種試，以確定光纖的幾何、光學(xué)和機(jī)械性能。