روش لایه نشانی بخارشیمیایی(CVD)

 لايه نشاني بخار شيميايي عبارت است از يك سري واكنشهاي فاز گازي كه بر روي يك زير لاية جامد صورت مي گيرد و موجب لايه نشاني بر روي سطح آن مي شود روش رسوب‌ شيميايي فاز بخار مستلزم رسوب‌گذاري ماده‌ي شامل نانوذرات از فاز گازي است. ماده آنقدر گرم مي‌شود تا به صورت گاز درآيد و سپس به صورت يک ماده جامد بر روي سطح، معمولاً تحت خلأ رسوب‌گذاري مي‌گردد..به عبارت دیگر، لایه نشانی بخار شیمیایی یك فرایند شیمیایی برای ساخت مواد جامد عملیاتی با خلوص بالا است. در این روش زیر لایه تحت تاثیر یك یا چند ماده اولیه فرار در حالت گازی قرار گرفته و با انجام یك واكنش شیمیایی در روی سطح زیرلایه، لایه نشانی انجام می گیرد. و الگوی جایگذاری مورد نظر حاصل می شود. سایر محصولات فرعی زائد تولیدی نیز توسط جریان گاز حامل از محیط واكنش حذف خواهند شد. ممکن است رسوب‌گذاري مستقيم يا رسوب‌گذاري از طريق واکنش شيميايي، محصول تازه‌اي را به وجود آورد که با ماده‌ي تبخير شده تفاوت زيادي داشته باشد. اين فرآيند به آساني نانوپودرهايياز اکسيدها و کاربيدهاي فلزات را پديد مي‌آورد، مشروط بر اينکه بخارات کربن يا اکسيژن همراه با فلز در محيط وجود داشته باشد.   

رسوب‌گذاري شيميايي فاز بخار را، همچنين مي‌توان براي رشد سطوح مورد استفاده قرار داد. جسمي که قرار است پوشش داده شود در مجاورت با بخار شيميايي قرار داده مي‌شود. نخستين لايه از مولکول‌ها يا اتم‌ها ممکن است با سطح واکنش دهد يا واکنش ندهد. در هر صورت، اين گونه‌هاي در حال رسوب‌گذاري که براي اولين بار تشکيل شده‌اند، به عنوان بستري که ماده بر روي آن مي‌تواند رشد کند، عمل مي‌کنند. ساختارهاي پديد آمده از اين مواد، اغلب در يک رديف در کنار هم به خط مي‌شوند، زيرا مسيري که اتم‌ها و مولکول‌ها در طي آن رسوب‌گذاري گرديده‌اند، تحت تأثير مولکول‌ها يا اتم‌هاي همسايه‌ي آن‌ها قرار مي‌گيرد. اگر بستر يا سطح پايه‌ي ميزبان که رسوب‌گذاري بر روي آن انجام شده است، فوق‌العاده مسطح باشد، رشد سطحي به بهترين وجه انجام مي‌شود. در حين رسوب‌گذاري، مکاني براي بلوري شدن در امتداد محور رسوب‌گذاري ممکن است تشکيل شود، به طوري که ساختار منظم شده و به خط شده به شکل عمودي رشد مي‌کند.

 فرآیندهای میكرو تولیدی، از CVD برای عملیات لایه نشانی مواد به شكل های گوناگون استفاده می كنند كه عبارتند از:  مواد مونو كریستالی، پلی كریستالی، آمورف و همبافته، سیلیكون، الیاف كربنی، نانو تیوپ های كربنی، SiO2، سیلیكون-ژرمانیوم، تنگستن، كربید سیلیكون(SiC)، نیترید سیلیكون، اكسی نیترید سیلیكون، نیترید تیتانیوم و دی الكتریك های دارای ثابت دی الكتریك بالا از جمله این مواد هستند كه از طریق فرآیند هایCVD قابل ساخت می باشند.  با روش CVDحتی می توان الماس سنتزی نیز تولید نمود.

       در حالت کلی CVD  شامل اطلاعاتی درباره ی فیلم نازک جامد روی یک ماده ی زیرلایه به همراه واکنش شیمیایی پیش رونده با فاز بخار می شود. از آنجایی که بیشتر واکنش های CVD، به صورت ترمودینامیکی واکنش زا هستند، یک انرژی جنبشی اکتیواسیون دارند که لازم است به سیستم داده شود. واکنش های شیمیایی گونه های پیشرونده هم روی زیرلایه و هم در فاز گاز اتفاق می افتد. واکنشها می توانند به طرق زیر شروع و یا زیاد بشوند:

·    به وسیله ی گرماCVD) گرمایی)

·    به وسیله ی فرکانس تابشی بالاتر مثلا UV (CVDنورکمکی)

·    به وسیله ی یک پلاسما (CVDپلاسمای افزایشی)

     به علاوه واکنش های CVD لازم است به وسیله ی یک انرژی داخلی حرارتی شروع شود که توسط چندین روش داده می شود:

·    حرارت مقاومت مستقیم زیرلایه و یا نگهدارنده ی زیرلایه

·    القای rf نگهدارنده ی زیرلایه یا پذیرفتار

·    گرمای تابش حرارتی

·    گرمای نور تابشی

      این روش استفاده از CVD می تواند ضررهایی هم داشته باشد. مثلا گرمای داده شده می تواند منجر به آسیب زیرلایه ی حساس به دما شود و درنتیجه فرمهای متفاوتی از انرژی داده شده گسترش یافته اند که اجازه می دهد که رسوب دهی در دمای کمتری انجام شود.

     تفاوت CVD با فرایند PVD (رسوب فیزیکی بخار) در این است که درCVD  تبخیر و پراکندگی واکنش پذیر وجود دارد که شامل جذب گونه های اتمی و مولکولی روی زیرلایه می شود.