
【电】 vapor phase growth
steam; vapour
【医】 steam
each other; mutually; appearance; looks; look at and appraise; photograph
posture
【化】 phase
【医】 phase
develop; grow; grow up; growth; plant; spring; upgrowth
【医】 growth; vegetation
汽相生长(vapor-phase growth)是材料科学中的一种晶体生长技术,指物质通过气态形式在基体表面沉积形成固态晶体的过程。该技术广泛应用于半导体、纳米材料和光学涂层制备领域,其核心原理是通过加热或化学反应使原料气化,随后在受控条件下冷凝结晶。
从物理机制分析,汽相生长可分为两种模式:(1)物理气相沉积(PVD),通过物理手段(如蒸发、溅射)使材料气化沉积;(2)化学气相沉积(CVD),利用前驱体气体在基体表面发生化学反应生成固态产物。美国材料与试验协会(ASTM)的标准F1241-22指出,CVD技术可制备厚度精确至纳米级的均匀薄膜。
该技术的典型应用包括:(1)硅晶圆外延生长,(2)碳纳米管合成,(3)金刚石薄膜制备。日本应用物理学会的研究表明,通过调节气相压力($p = frac{nRT}{V}$)和温度梯度($Delta T = T{source} - T{substrate}$),可精确控制晶体形貌。目前全球主要研究机构如德国马普学会和清华大学材料学院均将该技术列为先进制造重点课题。
“汽相生长”(Vapor Phase Growth)是一种通过气相环境使物质在基底表面沉积或结晶的材料制备技术,广泛应用于半导体、电子材料和新型功能材料的合成。其核心原理及特点如下:
物质传输与沉积
物质在高温或低压条件下转化为气态(如蒸发或化学分解),随后在温度梯度或浓度梯度的驱动下传输到基底表面,通过吸附、扩散等过程形成固态晶体或薄膜。
界面稳定性控制
生长速率与源区与生长界面的温差密切相关,需满足界面热力学平衡条件,以确保晶体结构的均匀性和完整性(例如水平汽相生长法)。
化学气相沉积(CVD)
通过化学反应在基底表面生成固态产物,适用于制备高纯度单晶薄膜(如半导体外延层)。
物理气相沉积(PVD)
通过物理蒸发或溅射使材料气化后沉积,常用于金属或合金薄膜的制备。
水平汽相生长法
通过精确控制温度梯度实现材料的定向生长,例如制备Pb₁₋ₓSnₓTe单晶。
半导体工业
用于制造二极管激光器、集成电路中的单晶硅外延层等,提升器件性能。
新型材料合成
如富勒烯(C60)单晶的制备,通过气相直接结晶生成高纯度晶体。
如需更深入的机制分析或具体实验参数,可查阅相关学术文献。
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