【摘要】本文介绍了化学气相沉积技术的发展及其应用，在分析其原理、特点的基础上，介绍几种常用的化学气相沉积技术，并对其未来的发展趋势提出构想。
【关键词】化学气相沉积、发展、应用
1、化学沉积技术的发展
现代CVD技术开始于20世纪50年代，并主要用于刀的涂层。到20世纪60至70年代以来，CVD技术广泛用于半导体和集成电路技术。到20世纪70年代，苏联的Deryagin Spitsyn和Fedoseev引入了原子氢，开创了激活低压CVD金刚石薄膜生长技术，这成为了80年代的研究热潮，推动了该技术的进一步发展。自从1990年以来，我国在激活低压CVD金刚石生长热力学方面，开拓了非平衡定态相图及其计算的新领域。
目前而言，CVD技术已经广泛运用于制备陶瓷基复合材料、C/C复合材料、生物医药领域、宇航工业领域等。
2、化学气相沉积技术的原理
化学气相沉积技术的基本原理包括反应原理和热动力学原理。CVD技术的反应类型通常包含热分解反应；氧化还原反应沉积；化学合成反应沉积；化学输运反应沉积；等离子体增强反应沉积和其他能源增强反应沉积。
将化学气相沉积反应分成五个步骤：1）反应物通过界面边界层；2）反应物吸附在基片的表面；3）化学沉积反应发生；4）部分生成物扩散通过界面边界层；5）生成物与反应物进入主气流里，离开系统。
3、化学气相沉积技术的特点
化学气相沉积技术成膜的类型不受限制，既可以是金属薄膜又可以是非金属薄膜，还可以控制薄膜的掺杂；成膜的速率也较快；在同一个反应炉中能放大量基板或底衬，能够同时形成均匀的薄膜；对基材的表面状况要求不高，即使基材表面复杂也能形成均匀的薄膜；薄膜的纯度高，致密性好，残余应力小；薄膜表面平滑。
当需要对基片局部进行镀膜时操作比较困难；反应后的气体和反应源可能易燃易爆或者为有毒气体，需要进行相应的措施进行处理；反应的温度较高，能耗较大，在实际应用中会受到一定的限制。
4、几种化学沉积技术介绍
4.1激光强化化学气相沉积技术
这种方法利用激光激活化学反应的能量，降低了沉积的温度。有热分解激光强化的化学气相沉积和光分解激光强化的化学气相沉积两种。热分解激光强化的化学气相沉积首先选用合适波长的激光，在基材的局部进行加热，于是沉积在这一点上。这样可以通过控制激光束来决定沉积的区域。光分解激光强化的化学气相沉积要求气相有较高的吸收截面，同时基体不吸收激光的能量。这种技术相比于其他化学气相沉积技术的沉积温度较低。
4.2等离子体化学气相沉积技术
在低真空条件下，利用直流电压、交变电压、射频等方法使得硅烷气体、氮气和氧化亚氮等产生辉光放电后形成等离子体。这样可以增强化学反应的进行，从而降低了沉积的温度。辉光放电产生的等离子体内，"离子气"的温度比普通的气体分子的平均温度高得多，所以在较低的反应温度的时候，电子的能量足以使气体分子键断裂使得化学反应的发生。
Veprek S 对等离子体化学气相沉积技术制取TiC、TiN镀层沉积温度进行了深入研究。得出，常规CVD技术制取TiC、TiN薄膜的沉积温度在1200K、1000K。而利用等离子体化学气相沉积技术制取TiC、TiN薄膜温度降低了500K左右。
4.3金属有机化学气相沉积技术
该技术利用低温下容易分解的金属有机化合物作为源物质，主要运用于化合物半导体气相生长方面。金属有机化学气相沉积技术不但可以改变材料的表面性能，而且可以直接构成复杂的表面结构，创造出新的功能材料。其中常压金属有机化学气相沉积技术使用较多，因为常压工作时，设备价格较低且操作方便。而低压金属有机化学气相沉积技术主要应用于亚微米级涂层或多层结构材料。
4.4真空化学气相沉积技术
目前，已经研究出了超真空/化学气相沉积技术。这种技术常用于制造半导体材料，其沉积温度较低约为425-600℃，但是真空度的要求很高。其主要的特点是能够实现多片生长，而且采用低压低温生长，较其他技术更容易实现操作。特别适合于Sn：Si、Si：Ge、Si：C等半导体材料。
5、化学气相沉积技术的应用
5.1在机械零件表面作为保护涂层的应用
黎宪宽等人认为，在硬质合金刀具的制备过程中，细化晶粒或者进行表面涂覆都能起到提高刀具性能和寿命的作用。其中硬质相一般为钨、钛等。CVD技术在钨粉和钨合金的复合技术中起到了重要作用。对于钨粉的制备过程，氧化钨还原法对原材料的要求较高，工艺流线长，当采用CVD技术时，可以采用废弃的钨当作原材料。这样制得的产品，纯度高，细度良好，工艺流程短，受到人们广泛的关注。
5.2在超导技术中的应用
在国内，王淑芳、周岳亮等人对于利用化学气相沉积技术制备MgB超导薄膜也具有相当多的研究。制备MgB超导薄膜的方法主要有脉冲激光沉积法、磁控溅射法、分子束外延法和真空蒸发法。而利用化学气相沉积技术制备MgB超导薄膜的时候具有如下特点：薄膜表面光滑且致密；晶粒粒度均匀且合适；薄膜的生长速度很快，且适合生产大尺寸薄膜；制备的薄膜超导性能优异。
5.3在微电子技术的应用
李兴、刘盾等人认为，发展超大规模集成电路技术在一定程度上代表了一个国家的科技、工业、教育领域，反应了一个国家的综合实力。由于硅作为集成电路的重要原材料具有优越性能，而且其在自然界中的储量丰富，因此是半导体元件中最重要的物质。
利用化学气相沉积制膜技术制备绝缘薄层在工业生产中已经得到了广泛的使用，主要有二氧化硅、PSG等。
6、化学气相沉积技术的发展趋势
在制备难熔金属领域上，未来将会寻求更加低的沉积温度，追求低能耗；寻求难熔金属合金的制备；寻求性能更加优异的难熔金属薄膜。在制备新材料中，未来将会追求对于废旧材料的循环利用形成具有新的优异性能的材料，同时具有耐高温，耐腐蚀，耐氧化等性能的符合材料。在制备工艺上，未来的技术将寻求高效、环保、可操作性强、实现条件简单等要求，还会利用多种学科的交叉实现新的例如物理化学气相沉积，磁化学气相沉积技术，光化学气相沉积技术等。在半导体技术上，未来化学气相沉积技术形成的硅元件将能具有更小的尺寸而具有包含更多信息的能力，制备的超导体，将能广泛运用于电力的输送。在光学上，制备出能充分吸收太阳能的薄膜层，从而节约能源。
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作者简介：李洁，女，生于1989年，汉族，籍贯湖南，硕士在读，就读于重庆交通大学土木建筑学院材料工程专业，主要研究环氧改性沥青