
【電】 vapor phase growth
steam; vapour
【醫】 steam
each other; mutually; appearance; looks; look at and appraise; photograph
posture
【化】 phase
【醫】 phase
develop; grow; grow up; growth; plant; spring; upgrowth
【醫】 growth; vegetation
汽相生長(vapor-phase growth)是材料科學中的一種晶體生長技術,指物質通過氣态形式在基體表面沉積形成固态晶體的過程。該技術廣泛應用于半導體、納米材料和光學塗層制備領域,其核心原理是通過加熱或化學反應使原料氣化,隨後在受控條件下冷凝結晶。
從物理機制分析,汽相生長可分為兩種模式:(1)物理氣相沉積(PVD),通過物理手段(如蒸發、濺射)使材料氣化沉積;(2)化學氣相沉積(CVD),利用前驅體氣體在基體表面發生化學反應生成固态産物。美國材料與試驗協會(ASTM)的标準F1241-22指出,CVD技術可制備厚度精确至納米級的均勻薄膜。
該技術的典型應用包括:(1)矽晶圓外延生長,(2)碳納米管合成,(3)金剛石薄膜制備。日本應用物理學會的研究表明,通過調節氣相壓力($p = frac{nRT}{V}$)和溫度梯度($Delta T = T{source} - T{substrate}$),可精确控制晶體形貌。目前全球主要研究機構如德國馬普學會和清華大學材料學院均将該技術列為先進制造重點課題。
“汽相生長”(Vapor Phase Growth)是一種通過氣相環境使物質在基底表面沉積或結晶的材料制備技術,廣泛應用于半導體、電子材料和新型功能材料的合成。其核心原理及特點如下:
物質傳輸與沉積
物質在高溫或低壓條件下轉化為氣态(如蒸發或化學分解),隨後在溫度梯度或濃度梯度的驅動下傳輸到基底表面,通過吸附、擴散等過程形成固态晶體或薄膜。
界面穩定性控制
生長速率與源區與生長界面的溫差密切相關,需滿足界面熱力學平衡條件,以确保晶體結構的均勻性和完整性(例如水平汽相生長法)。
化學氣相沉積(CVD)
通過化學反應在基底表面生成固态産物,適用于制備高純度單晶薄膜(如半導體外延層)。
物理氣相沉積(PVD)
通過物理蒸發或濺射使材料氣化後沉積,常用于金屬或合金薄膜的制備。
水平汽相生長法
通過精确控制溫度梯度實現材料的定向生長,例如制備Pb₁₋ₓSnₓTe單晶。
半導體工業
用于制造二極管激光器、集成電路中的單晶矽外延層等,提升器件性能。
新型材料合成
如富勒烯(C60)單晶的制備,通過氣相直接結晶生成高純度晶體。
如需更深入的機制分析或具體實驗參數,可查閱相關學術文獻。
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