CVD әдісімен нанобөлшектерді алу

Газ фазасынан бөлшектерді химиялық тұндыруы немесе Chemical vapor deposition (CVD) - өте берік материалдарды алуға қолданатын плазмохимиялық процесс. Бұл әдіспен көбінесе жартылай өткізгіштерді жасауда, жұқа қаптау алуға қолданады.Процесстің жүру механизмі: бастапқы зат газ,қатты немесе сұйық болуы мүмкін. Сұйық немесе қатты болса, арнайы реактор бөлімінде оны айдау және буландыру арқылы буға айналдырады. Алынған буды инертті немесе синтезде қатысуы мүмкін газ арқылы тасымалдайды.Салқын және қатты бетте тұнады.Конденсация нәтижесінде алынған заттарды тұндыру оңай емес, себебі олар ауырлық күшімен тұнбайды және броуындық қозғалыс жағдайында болады. Пайда болған бу инертті тасымалдағыш молекулаларымен соқтығып өзінің кинетикалық энергиясын жоғалтады. Әр түрлі өлшемдегі бөлшектердің синтезделуі үшін қысымды дұрыс таңдау керек. Реакция нәтижесінде қосымша газдар пайда болса, оларды реактордан вакуумды сору арқылы жояды.

Бұл әдіспен нанобөлшектерді алу жүйелі түрде мына металдар арқылы зерттелді- Zn, Cd, Se, As, Au. Зерттеу нәтижесінде 2 ден 100 нм өлшемді бөлшектер алынған. Инертті газдың оптималды қысым 40 - 400 Па арасында болған.

CVD әдісмен әрт түрлі құрылымды материалдарды алуға болады:

· Монокристалл

· Поликристалл

· Аморфты денелер

· Эпитаксия

Мыс: Кремний, көміртек нанотүтікшелері, кремний оксиді, вольфрам, кремний нитриді, титан нитриді

CVD Процесс жүретін қысым бойынша бөлінуі:

-CVD атомосфералық қысымда

-CVD төмен қысымда (төмен қысымда қосымша реакциялар азаяды және біртекті қабыршақ пайда болады)

-Вакуум CVD (өте төмен қысымда 10^-6Па)

Физикалық шамалары бойынша процесстің жіктелуі:

-CVD аэрозоль қатысында (бұл жағдайда берілетін зат аэрозоль көмегімен тасымалданады)

-CVD тікелей сұйық (берілетін зат сұйық фазада болады)

Плазмалықәдістер:

-CVD активтелген микротолқынды плазмалық әдіс

-Күштіленген плазма CVD (плазманы жылдамдықты жоғарылату үшін қолданады, төмен температурада жүреді)

Күштіленген жанама плазма CVD

56. PVD – PHYSICAL VAPOUR DEPOSITION - Бу фазасынан физикалық тұндыру

Физикалық тұндыру кезінде (PVD) жылу энергиясының әсерінен булану нәтижесінде немесе материалдардың бөлшектерінің соқтығысуы кезіндегі кинетикалық энергия арқасында тозаңдану нәтижесінде жабынды материалы қатты фазадан бу фазаға ауысады.

PVD әдісімен жабынды қондыру 450 ̊С ге дейін жүргізіледі, бұл жабынды қондырылатын материалдарды қолдануда шектеулер тудырмайды. PVD процестерін вакуумда немесе төмен қысымда (10 ^-2 мбар) жұмысшы газдың атмосферасында жүргізеді. Бұл, бөлшектерді бастапқы жерден бұйымға атомдармен және газ молекулаларымен минималды соқтығыспен тасымалдауды қамтамасыз ету үшін қажет.

Физикалық тұндырудың көптеген нұсқалары бар: буландыру және тозаңдату процестерін қолдана отырып материалды қатты фазадан газтектес фазаға ауыстырудың әдісіне тәуелді.

Буландыру процесі келесі әдістермен жүзеге асуы мүмкін:

- резистивті қарсыласу

-индуктивті қыздыру

-электрлі сәулелі шоқтар

-төменвольтты доғалар

-жарты катодты

-катодты немесе анодты катод

-лазер сәулесі

Процесстер қосымша ионизацияменмен немесе ионизациясыз, реакциялық газ ортасында немесе онсыз, жылжыту кернеуіменне онсыз жүруі мүмкін. Тозаңдату диодты және магнетронды, ол тұрақты тоқта немесе жоғары жиіліктегі тоқта, реакциялық газ ортасында не онсыз, жылжыту кернеуімен не онсыз, магнитті өрсістің қосымша модификациясымен не онсыз болады.

Құрылғыға жабынды жабу үшін көп жағдайда ионды тұндырудың үш әдісінің біреуі қолданылады. Оларға:

1.электр шоғымен буландыру

2.электр доғасымен буландыру

3.ионды бомбардировкамен тозаңдату

Процесстер инертті газ ортасында реакционды газ қатысында, теріс жылжыту кернеуіде қапталатын материалда жүреді.

Бөлшектерді камерада ауыстыруды жақсарту үшін:

төменгі қысым (10^-2 бардан төмен немесе 1 Па шамамсында)

немесе жоғары вакуум (10^-5 барда немесе 10 ^-3 Па)

Міндетті шарт – жабындыны қондыру алдында материалды толықтай тазарту, бірнеше химиялық ортада өңдеу, аратұра ультрадыбысты өңдеу.

Электр шоғымен буландыруды қолданатын қондырғыларда жалынсыз доғаларлы катодқа жоғары кернеу жіберіледі (1-10 кВ). Нәтижесінде металды материалмен қапталған нысанға бағытталған, фокусталған және жылдамдатылған электрондар шоғы (200А) пайда болады. Нысана графиттен, керамикадан, мыстан жасалған, көлденең орналасқан қазанның ортасында орналасқан. Қазанға оң кернеу жіберілген. Қарама қарсы жатқан жабынғыш құрылғылы қойғышқа теріс кернеу жіберілген, ол жылжыту кернеуі кернеуі деп аталады. Буланған заттың оң иондары реакциялық газбен реакцияға түседі де, жабылатын құрылғыға барып тұнатын қыптама материалын түзеді. Қаптама камерасы қос қабырғалы тоттанбайтын болаттан жасалады, қыздыру және салқындату жүйелері бар.

57.Нанобөлшектерді алудың электрохимиялық әдісін түсіндіріңіз. Сассекстағы ғалымдар тобы графитті ұяшықтағы балқытылған хлорид электролизін қосатын көп қабатты нанотүтікшелерді синтездеу әдісін сипаттаған болатын. Мұнда анод рөлін- графитті тигель, ал катод рөлін- балқымаға енгізілген графитті стержень атқарады. 30А шамасында тоқ ұяшық арқылы 1 минут ішінде өтті, содан кейін электролит салқындай бастады. Одан соң литий хлоридін еріту үшін және және литий металымен әсерлесу үшін су қосылды. Бұл қоспа 4 сағатқа қалды, содан кейін сулы суспензияға толуол қосылып, осының бәрі бірнеше минут араластырылып шайқалды.Бұндай өңдеу көбінесе сулы қабаттан фильтрлеу арқылы бөлінетін, толуенді қабатқа ауысатын, қатты материалдың түзілуіне әкеледі. Толуол суспензиясының бірнеше тамшысы трансмиссиялық электронды микроскоппен зерттеу үшін көміртекті табақшаға тамызылды. Нәтидесінде материалдың каталитикалық түзілген түтікшелерге ұқсайтын, көпқабатты нанотүтікшелердің аса көп мөлшерінен тұратындығы анықталды. Сонымен қатар, басқа түрдегі нанобөлшектер анықталды. Түтікшелер сияқты, нанобөлшектер де ең бастысы хлорид немесе литий оксиді сияқты материалдан тұрады. Осылайша, осыған ұқсас технология толтырылған көміртекті нанобөлшектер алудың тиімді бола аплатындығын көрсетті.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: