氣相沉積的案例
一篇文章讀懂低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD）
半導(dǎo)體技術(shù)是人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展至今復(fù)雜的技術(shù)之一，被譽為現(xiàn)代制造業(yè)皇冠上的明珠，世界上復(fù)雜的物理化學(xué)理論和精密的設(shè)備，都能在半導(dǎo)體行業(yè)的生產(chǎn)線上見到，這次我們要聊的，就是當(dāng)真空遇到化學(xué)氣相沉積后所發(fā)生的美好事情。
1.薄膜的作用
薄膜是我們生活中常見的物品，一般是一種薄而軟的透明薄片。薄膜被廣泛用于電子電器，機械，印刷等行業(yè)，有著極為重要的作用。
在半導(dǎo)體行業(yè)中，晶圓表面活性非常高，極易受到污染，因此薄膜常用來阻擋污染物和雜質(zhì)，除此以外，由于薄膜的天然特性，薄膜也常用于產(chǎn)生導(dǎo)電層或絕緣層、產(chǎn)生減反射膜提高吸光率、臨時阻擋刻蝕等作用。
2.半導(dǎo)體行業(yè)中薄膜的制備
由于半導(dǎo)體器件的高精度，薄膜通常使用膜淀積技術(shù)來實現(xiàn)。晶圓表面的淀積物會在晶圓表面形成一層連續(xù)密閉的薄膜，在半導(dǎo)體行業(yè)，薄膜淀積工藝是普通也重要的工藝。
在晶圓襯底上淀積薄膜有很多種技術(shù)，主要分為化學(xué)工藝和物理工藝。
化學(xué)工藝主要指化學(xué)氣相沉積，包括常壓化學(xué)氣相沉積（APCVD）、低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD）、等離子體增強化學(xué)氣象沉積（PECVD）、高密度等離子體化學(xué)氣相沉積（HDPCVD）、電鍍等，物理工藝則主要有物理氣相沉積、蒸發(fā)和旋涂等。
展開 流量控制器在半導(dǎo)體加工工藝化學(xué)氣相沉積（CVD）的應(yīng)用
薄膜沉積是在半導(dǎo)體的主要襯底材料上鍍一層膜。這層膜可以有各種各樣的材料，比如絕緣化合物二氧化硅，半導(dǎo)體多晶硅、金屬銅等。用來鍍膜的這個設(shè)備就叫薄膜沉積設(shè)備。薄膜制備工藝按照其成膜方法可分為兩大類：物理氣相沉積(PVD)和化學(xué)氣相沉積（CVD），其中CVD工藝設(shè)備占比更高。
化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition 簡稱CVD) 是利用氣態(tài)或蒸汽態(tài)的物質(zhì)在氣相或氣固界面上發(fā)生反應(yīng)生成固態(tài)沉積物的過程。
化學(xué)氣相沉積過程分為三個重要階段：反應(yīng)氣體向基體表面擴散、反應(yīng)氣體吸附于基體表面、在基體表面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成固態(tài)沉積物及產(chǎn)生的氣相副產(chǎn)物脫離基體表面。最常見的化學(xué)氣相沉積反應(yīng)有:熱分解反應(yīng)、化學(xué)合成反應(yīng)和化學(xué)傳輸反應(yīng)等。
在半導(dǎo)體CVD工藝中，通常會使用一種或多種前體氣體，這些氣體在反應(yīng)室中通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生固態(tài)薄膜材料，然后沉積在半導(dǎo)體晶片表面。CVD工藝可以通過熱CVD、等離子CVD、金屬有機CVD等不同的方式來實現(xiàn)。
其中常見的氣體包括：二氧化硅前體氣體（如二氧化硅醚、氯硅烷）、氮氣、氨氣、硅源氣體（如三甲基硅烷、三氯硅烷）、氫氣等。對于不同的前體氣體，需要能夠精確地控制其流量，以確保反應(yīng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
比如：在典型的 MOCVD 設(shè)置中，位于單獨溶液室中的液態(tài)金屬有機前驅(qū)體根據(jù)需要進行溫和加熱，噴射或鼓泡以溶解前驅(qū)體氣體，并通過高純度載氣（通常是氮氣或氫氣）通過流量控制器輸送到 MOCVD 反應(yīng)器中。受控閃蒸器。該輸送管線的溫度受到精確控制，以避免前體在引入 MOCVD 反應(yīng)器之前發(fā)生冷凝或過早反應(yīng)。
展開 Ansys Fluent在化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)中的應(yīng)用
作者：鄧瑞英，上海安世亞太流體工程師
本文為上海安世亞太原創(chuàng)內(nèi)容，若要轉(zhuǎn)載請標(biāo)明出處
研究背景
化學(xué)氣相沉積技術(shù)主要是利用含有薄膜元素的氣相物質(zhì)在襯底表面進行化學(xué)反應(yīng)生成薄膜的方法。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)晶體、晶體薄膜，晶須，多晶/非晶材料膜。化學(xué)氣相沉積技術(shù)在半導(dǎo)體工業(yè)中有著比較廣泛的應(yīng)用，例如，非晶硅薄膜太陽能電池中非晶硅材料的制備采用的就是等離子增強型化學(xué)氣相沉積技術(shù)（PECVD），等離子技術(shù)可以促進化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，使得沉積過程能夠在較低的溫度下進行。
圖1 薄膜太陽能電池
研究目的
在制備薄膜太陽能電池的過程中，非晶硅表面上沉積的薄膜往往存在厚度不均勻的問題。非均勻薄膜對太陽能電池的性能產(chǎn)生極大的影響，因此需要深入探究非晶硅薄膜的沉積過程，解決沉積薄膜的非均勻性問題。而在晶硅薄膜的制備過程中很難通過現(xiàn)場實驗測量的方法獲得薄膜的生長規(guī)律、氣流流動特性、復(fù)雜的氣相和表面化學(xué)反應(yīng)過程，因此需要借助CFD軟件模擬和預(yù)測非晶硅薄膜的沉積過程，獲得薄膜生長規(guī)律，從而解決薄膜的均勻性問題。
案例分析
等離子體化學(xué)氣相沉積（PECVD-- plasma-enhanced chemical vapor deposition）反應(yīng)器主要由宏觀和微觀兩部分組成，如圖2、3所示。宏觀部分：反應(yīng)氣體硅烷（SiH4）和氫氣（H2）進入反應(yīng)器，反應(yīng)器中加有電離場，反應(yīng)氣體在電離的作用下形成SiH3和H。微觀部分：一部分SiH3和H經(jīng)過物理吸附過程重新形成SiH4和H2。一部分SiH3經(jīng)過化學(xué)吸附過程，SiH3、H吸附在帶懸掛鍵Si表面。
圖2 PECVD反應(yīng)器示意圖
圖3 PECVD反應(yīng)器原理圖
為減少計算量，采用反應(yīng)器對稱的一半?yún)^(qū)域做計算。
展開 實例詳解 Ansys Fluent在化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)中的應(yīng)用
鄧瑞英
上海安世亞太公司
化學(xué)氣相沉積技術(shù)（CVD）主要是利用含有薄膜元素的氣相物質(zhì)在襯底表面進行化學(xué)反應(yīng)生成薄膜的方法，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)晶體、晶體薄膜，晶須，多晶/非晶材料膜。化學(xué)氣相沉積技術(shù)在半導(dǎo)體工業(yè)中有著比較廣泛的應(yīng)用，例如，非晶硅薄膜太陽能電池中非晶硅材料的制備采用的就是等離子增強型化學(xué)氣相沉積技術(shù)（PECVD），等離子技術(shù)可以促進化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，使得沉積過程能夠在較低的溫度下進行。
在制備薄膜太陽能電池的過程中，非晶硅表面上沉積的薄膜往往存在厚度不均勻的問題。非均勻薄膜對太陽能電池的性能產(chǎn)生極大的影響，因此需要深入探究非晶硅薄膜的沉積過程，解決沉積薄膜的非均勻性問題。而在晶硅薄膜的制備過程中很難通過現(xiàn)場實驗測量的方法獲得薄膜的生長規(guī)律、氣流流動特性、復(fù)雜的氣相和表面化學(xué)反應(yīng)過程，因此需要借助CFD軟件模擬和預(yù)測非晶硅薄膜的沉積過程，獲得薄膜生長規(guī)律，從而解決薄膜的均勻性問題。
案例分析
等離子體化學(xué)氣相沉積（PECVD-- plasma-enhanced chemical vapor deposition）反應(yīng)器主要由宏觀和微觀兩部分組成，如圖2、3所示。宏觀部分：反應(yīng)氣體硅烷（SiH4）和氫氣（H2）進入反應(yīng)器，反應(yīng)器中加有電離場，反應(yīng)氣體在電離的作用下形成SiH3和H。微觀部分：一部分SiH3和H經(jīng)過物理吸附過程重新形成SiH4和H2。
展開 
《Science》子刊：高溫氣相沉積氧化鍺玻璃的增強中程有序！
物理氣相沉積，是快速冷卻制備玻璃材料的有效手段。通過改變沉積條件，如襯底溫度(Tsub)和沉積速率，可以操縱原子順序，進而塑造氣相沉積玻璃的特性。例如，在氣相沉積的伊曲康唑薄膜中，一種形成玻璃的近晶液晶，當(dāng)沉積速率在0.2?/s左右時，分子長軸的取向傾向于與表面法線對齊，而當(dāng)沉積速率大于3個數(shù)量級時，分子的取向傾向于接近各向同性。以類似的方式，Tsub在影響薄膜有機玻璃中的分子堆積方面發(fā)揮作用。在0.8 Tg左右沉積N,N ' -雙(3-甲基苯基)-N,N ' -二苯基聯(lián)苯胺，得到水平取向較強的玻璃，而在0.95 Tg時，垂直取向較弱。在玻璃的硅氣相沉積中預(yù)測，當(dāng)在Kauzmann溫度下沉積時，構(gòu)型熵消失，就有可能實現(xiàn)超穩(wěn)定玻璃材料的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)構(gòu)型特征。由于涉及到強共價鍵的重組，能否通過改變Tsub來改變強網(wǎng)絡(luò)形成玻璃的原子排列，如非晶態(tài)SiO2 (a-SiO2)和GeO2(a-GeO2)，在實驗上仍有待回答。
接下來的問題是，A -GeO2的高溫沉積是否會導(dǎo)致原子重排，從而改變玻璃材料中兩能級系統(tǒng)(TLSs)的分布。在PEL模型中，TLSs被用來描述非晶固體在低溫下的聲和熱特性。它們在某些構(gòu)型坐標(biāo)上用不對稱雙阱勢表示。在~5 K以上溫度下熱激活的阱之間的躍遷和較低溫度下的量子隧穿主導(dǎo)的阱之間的躍遷，與在遠(yuǎn)低于Tg的溫度下一小群原子的重排有關(guān)。最近對氣相沉積玻璃特性的深入研究表明，在選定的沉積條件下，TLSs可能會大幅減少。
展開 化學(xué)氣相沉積模擬
本案例演示利用Fluent模擬計算化學(xué)氣相沉積（CVD）過程。案例數(shù)據(jù)來自Fluent Tutorials文檔。
工程上常采用化學(xué)氣相沉積方法（chemical vapor deposition，CVD）生產(chǎn)半導(dǎo)體砷化鎵GaAs，其反應(yīng)裝置示意圖如下圖所示。
工藝氣體三甲基鎵(Ga(CH3)3)和砷化氫(AsH3)通過頂部的進氣道以溫度293k進入反應(yīng)器。氣體在旋轉(zhuǎn)的熱圓盤上流動，從而在圓盤上沉積薄薄的鎵和砷層。圓盤旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生徑向抽運效應(yīng)，迫使氣體以層流的方式流動到生長表面并向外穿過圓盤，最終從反應(yīng)器中排出。
案例涉及到的化學(xué)反應(yīng)：
入口氣體包含三甲基鎵（質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.15)、砷化氫（質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4）以及氫氣。入口混合物速度為0.02189 m/s，圓盤旋轉(zhuǎn)速度80 rad/s。反應(yīng)器頂部壁面（wall-1邊界）加熱至437 K，側(cè)壁面（wall-2）溫度維持在343 K，基座（wall-4）加熱至均勻溫度1023 K，下壁面（wall-6）溫度303 K。
1 啟動Fluent并導(dǎo)入網(wǎng)格
以3D、Double Precision方式啟動Fluent
利用菜單File → Read → Mesh…讀取網(wǎng)格文件surface.msh
計算網(wǎng)格如圖所示。
展開 東華大學(xué)廖耀祖教授課題組JMCA：在氣相沉積制備共軛微孔聚合物單原子催化劑上取得新進展
提出了低溫（150 ℃）氣相沉積策略，在PCMP載體上錨定過渡金屬如鎳（Ni）、鈷（Co）等制備了新型光催化劑。過渡金屬以單原子形式與共軛微孔聚合物中的吡啶氮結(jié)合，可對PCMP的能帶結(jié)構(gòu)進行有效調(diào)節(jié)；同時，金屬單原子使聚合物電荷密度形成離域效應(yīng)，促進質(zhì)子吸附。在可見光照射下，PCMP錨定過渡金屬單原子后顯示優(yōu)異的光催化產(chǎn)氫性能。特別是以Co錨定的PCMP光催化劑，在可見光照射下，其產(chǎn)氫性能相較于純PCMP提升了2倍多，并且具有良好的產(chǎn)氫循環(huán)穩(wěn)定性。
圖1 PCMP及其過渡金屬單原子光催化劑的制備示意圖
本研究中，作者首先通過紅外光譜、固體核磁共振譜以及元素分析等證實了PCMP的化學(xué)結(jié)構(gòu)，并通過電感耦合等離子體質(zhì)譜和X射線光電子能譜分析，證實了氣相沉積策略成功地將過渡金屬Ni或Co原子錨定于PCMP。進一步地，通過掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡和球差電子顯微鏡等分析，證實了Co以單原子形式高度分散于PCMP基體中，而Ni由于更高的擴散勢壘、電負(fù)性和低表面自由能，以單原子和納米團簇共存形式分散于PCMP基體中。
圖2 Co錨定的PCMP單原子催化劑的電子顯微照片
進而，作者通過X射線光電子能譜分析，證實了Ni或Co單原子錨定是通過與PCMP中的吡啶氮結(jié)合形成的。光催化產(chǎn)氫實驗結(jié)果表明，在可見光照射下，Co錨定PCMP后，在420 nm處表觀量子效率（AQE）為2.05％，其光催化析氫速率相較于純PCMP提升超過2倍（1.72 vs 0.83 mmol g-1 h-1）。樣品長期循環(huán)使用后（25 h），其產(chǎn)氫速率維持不變。
展開 天天為＂芯＂而鬧，一文看晶圓制造主要設(shè)備一覽
下面將就沉積、刻蝕、光刻這三大領(lǐng)域及代表公司進行詳解。
1. 沉積設(shè)備
沉積是半導(dǎo)體制程工藝中的一個非常重要的技術(shù)，分為物理氣相沉積（PVD）和化學(xué)氣相沉積（CVD）。
PVD是英文Physical Vapor Deposition的縮寫，中文意思是“物理氣相沉積”，是指在真空條件下，用物理的方法使材料沉積在被鍍工件上的薄膜制備技術(shù)。
PVD鍍膜技術(shù)主要分為三類，真空蒸發(fā)鍍膜、真空濺射鍍和真空離子鍍膜。對應(yīng)于PVD技術(shù)的三個分類，相應(yīng)的真空鍍膜設(shè)備也就有真空蒸發(fā)鍍膜機、真空濺射鍍膜機和真空離子鍍膜機這三種。
CVD是英文Chemical Vapor Deposition的縮寫，中文意思為“化學(xué)氣相沉積”，是半導(dǎo)體工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的用來沉積多種材料的技術(shù)，其可用于沉積大范圍的絕緣材料、大多數(shù)金屬材料和金屬合金材料。從理論上來說，化學(xué)氣相沉積法時將兩種或兩種以上的氣態(tài)原材料導(dǎo)入到一個反應(yīng)室內(nèi)，然后他們相互之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一種新的材料，沉積到晶片表面上。
在集成電路制成中，經(jīng)常使用的CVD技術(shù)有：大氣壓化學(xué)氣相沉積（APCVD）、低氣壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD）、等離子體增強化學(xué)氣相沉積（PECVD）以及新型氣相外延生長技術(shù)金屬有機化合物化學(xué)氣相沉積（MOCVD）等。相應(yīng)的設(shè)備也就有APCVD設(shè)備，LPCVD設(shè)備，PECVD設(shè)備以及MOCVD設(shè)備。
2. 刻蝕設(shè)備
刻蝕是采用物理或者化學(xué)的方法，通過掩膜圖形使薄膜材料選擇性銷蝕的技術(shù)，是薄膜制備的“反”過程。
刻蝕分為濕法刻蝕和干法刻蝕兩類。
展開 天天為＂芯＂而鬧，一文看晶圓制造主要設(shè)備一覽
下面將就沉積、刻蝕、光刻這三大領(lǐng)域及代表公司進行詳解。
1. 沉積設(shè)備
沉積是半導(dǎo)體制程工藝中的一個非常重要的技術(shù)，分為物理氣相沉積（PVD）和化學(xué)氣相沉積（CVD）。
PVD是英文Physical Vapor Deposition的縮寫，中文意思是“物理氣相沉積”，是指在真空條件下，用物理的方法使材料沉積在被鍍工件上的薄膜制備技術(shù)。
PVD鍍膜技術(shù)主要分為三類，真空蒸發(fā)鍍膜、真空濺射鍍和真空離子鍍膜。對應(yīng)于PVD技術(shù)的三個分類，相應(yīng)的真空鍍膜設(shè)備也就有真空蒸發(fā)鍍膜機、真空濺射鍍膜機和真空離子鍍膜機這三種。
CVD是英文Chemical Vapor Deposition的縮寫，中文意思為“化學(xué)氣相沉積”，是半導(dǎo)體工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的用來沉積多種材料的技術(shù)，其可用于沉積大范圍的絕緣材料、大多數(shù)金屬材料和金屬合金材料。從理論上來說，化學(xué)氣相沉積法時將兩種或兩種以上的氣態(tài)原材料導(dǎo)入到一個反應(yīng)室內(nèi)，然后他們相互之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一種新的材料，沉積到晶片表面上。
在集成電路制成中，經(jīng)常使用的CVD技術(shù)有：大氣壓化學(xué)氣相沉積（APCVD）、低氣壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD）、等離子體增強化學(xué)氣相沉積（PECVD）以及新型氣相外延生長技術(shù)金屬有機化合物化學(xué)氣相沉積（MOCVD）等。相應(yīng)的設(shè)備也就有APCVD設(shè)備，LPCVD設(shè)備，PECVD設(shè)備以及MOCVD設(shè)備。
2. 刻蝕設(shè)備
刻蝕是采用物理或者化學(xué)的方法，通過掩膜圖形使薄膜材料選擇性銷蝕的技術(shù)，是薄膜制備的“反”過程。
刻蝕分為濕法刻蝕和干法刻蝕兩類。
展開 一組圖看懂金屬表面處理工藝
金屬碳化物覆層～氣相沉積法
氣相沉積技術(shù)是指將含有沉積元素的氣相物質(zhì)，通過物理或化學(xué)的方法沉積在材料表面形成薄膜的一種新型鍍膜技術(shù)。
根據(jù)沉積過程的原理不同，氣相沉積技術(shù)可分為物理氣相沉積(PVD)和化學(xué)氣相沉積(CVD)兩大類。
物理氣相沉積（PVD）
物理氣相沉積是指在真空條件下，用物理的方法，使材料汽化成原子、分子或電離成離子，并通過氣相過程，在材料表面沉積一層薄膜的技術(shù)。
物理沉積技術(shù)主要包括真空蒸鍍、濺射鍍、離子鍍?nèi)N基本方法。
物理氣相沉積具有適用的基體材料和膜層材料廣泛；工藝簡單、省材料、無污染；獲得的膜層膜基附著力強、膜層厚度均勻、致密、針孔少等優(yōu)點。
廣泛用于機械、航空航天、電子、光學(xué)和輕工業(yè)等領(lǐng)域制備耐磨、耐蝕、耐熱、導(dǎo)電、絕緣、光學(xué)、磁性、壓電、滑潤、超導(dǎo)等薄膜。
化學(xué)氣相沉積（CVD）
化學(xué)氣相沉積是指在一定溫度下，混合氣體與基體表面相互作用而在基體表面形成金屬或化合物薄膜的方法。
由于化學(xué)氣相沉積膜層具有良好的耐磨性、耐蝕性、耐熱性及電學(xué)、光學(xué)等特殊性能，已被廣泛用于機械制造、航空航天、交通運輸、煤化工等工業(yè)領(lǐng)域。
五、表面潔化及裝飾
拋光
拋光是對零件表面進行修飾的一種光整加工方法，一般只能得到光滑表面，不能提高甚至不能保持原有的加工精度，隨預(yù)加工狀況不同，拋光后的Ra值可達(dá)1.6～0.008 mm。
機械拋光
包括輪式拋光、滾筒拋光和振動拋光。
化學(xué)拋光
將金屬零件浸入特制的化學(xué)溶液中，利用金屬表面凸起部位比凹洼部位溶解速度快的現(xiàn)象實現(xiàn)零件表面的拋光。
展開 半導(dǎo)體設(shè)備系列：薄膜生長設(shè)備，國產(chǎn)突破可期
CVD：用于沉積介質(zhì)絕緣層、半導(dǎo)體材料、金屬薄膜。
典型的 CVD 流程包括氣體輸入、氣體對流、氣象擴散、表面吸附、表面反應(yīng)、表面脫附及薄膜成核生長。
（1）微米時代，化學(xué)氣相沉積多采用常壓化學(xué)氣相沉積（APCVD）設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單。
（2）亞微米時代，低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD）成為主流，提升薄膜均勻性、溝槽覆蓋 填充能力。
（3）90nm 以后，等離子增強化學(xué)氣相沉積（PECVD）扮演重要角色，等離子體作用下，降低反應(yīng)溫度，提升薄膜純度，加強薄膜密度。
（4）45nm 以后，高介電材料（High k）和金屬柵（Metal Gate），引入原子層沉積（ALD）設(shè)備，膜層達(dá)到納米級別。——
（a）高介電材料（High k）替代SiO2，用于制備MOS器件的柵介質(zhì)層，需要引入ALD。
展開 
電子科技大學(xué)博士生： 一招將“黑色黃金”變成“白菜價”
., 2017, 29(19), pp 8404–8411 DOI: 10.1021/acs.chemmater.7b02958）
期刊審稿人高度贊揚了這一開創(chuàng)性的工作，認(rèn)為“該工作填補了傳統(tǒng)化學(xué)氣相沉積法（CVD法）和氧化還原法之間的空白，對石墨烯的實際應(yīng)用將起到極大地推進作用，并且有望進一步地應(yīng)用于其他高質(zhì)量二維材料的大量制備。”換句話說，這個新方法不僅能使石墨烯變成“白菜價”，還將為更多二維材料的大規(guī)模生產(chǎn)開辟新途徑。
在實驗室里，唐永亮通過這種方法，用十分簡單的小型裝置，一小時就可以生產(chǎn)出9克石墨烯。如果給一周時間，就可以生產(chǎn)出一公斤石墨烯。如果實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，用大型裝置進行生產(chǎn)，產(chǎn)出還會更大。毫無疑問，它已經(jīng)為石墨烯的廣泛應(yīng)用突破了一道瓶頸。
“不是質(zhì)量低，就是產(chǎn)量低”，傳統(tǒng)制備方法難以兩全
石墨烯是由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功從石墨中分離出石墨烯，證實它可以單獨存在，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。
自石墨烯發(fā)現(xiàn)以來，人們不斷研究發(fā)現(xiàn)它在電學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)等方面的各種神奇性質(zhì)以及巨大應(yīng)用前景，并嘗試用各種方法制備生產(chǎn)。但目前流行的制備方法各有優(yōu)劣，難以兩全：氣相沉積法質(zhì)量好而產(chǎn)量低，氧化還原法產(chǎn)量很高但質(zhì)量差。
唐永亮在開始研究時就確立目標(biāo)，要找到一種既能保證產(chǎn)量又能保證質(zhì)量的方法。他認(rèn)為，現(xiàn)在常用的大規(guī)模制備石墨烯的氧化還原法，會對石墨烯的“晶格”造成嚴(yán)重?fù)p壞，極大地影響石墨烯成品的質(zhì)量。因此，從一開始他就舍棄了“氧化還原法”這個研究路徑。
那么，氣相沉積法如何突破呢？唐永亮說，這種方法的原理是通過高溫含碳?xì)怏w分解形成碳原子沉積在金屬基體表面形成石墨烯，質(zhì)量很不錯，但是生成的第一層石墨烯會阻礙金屬對反應(yīng)過程的催化作用，因而產(chǎn)量很低。
展開 聚焦 | 國產(chǎn)薄膜沉積設(shè)備龍頭的新突破
薄膜沉積設(shè)備芯片制造的關(guān)鍵設(shè)備之一
芯片制造工藝包括光刻，刻蝕，薄膜沉積，清洗，退火，CMP，離子注入等數(shù)十道工藝。其中光刻，刻蝕，和薄膜沉積是最核心的三種工藝。
許多薄膜的特性與晶粒尺寸密切相關(guān)。膜硬度，電導(dǎo)率和膜應(yīng)力演化等均與晶粒尺寸相關(guān)，工藝難度非常大。因此薄膜沉積是最核心的工藝之一。
而薄膜工藝從實現(xiàn)原理包括，物理氣相沉積（PVD），化學(xué)氣相沉積（CVD），熱氧化法等，甚至45nm制程以下還需要用到更先進的原子層沉積（ALD）設(shè)備。
沉積對象包括，各類阻擋層，介質(zhì)層，各種金屬薄膜等，技術(shù)難度非常大。
其中PECVD設(shè)備常用來沉積二氧化硅，氮化硅等其他氧化物在內(nèi)的介質(zhì)層薄膜，這是芯片制造中最關(guān)鍵的幾個步奏。
展開 清華-伯克利深圳學(xué)院成會明、劉碧錄團隊在二維材料Bi2O2Se控制制備及光電探測方面取得新進展
【成果簡介】
為解決上述難題，清華大學(xué)清華-伯克利深圳學(xué)院 (TBSI)成會明、劉碧錄團隊發(fā)展了一種物理氣相沉積自限制外延法生長毫米級二維Bi2O2Se單晶。該方法以Bi2O2Se粉體為前驅(qū)體并置于反應(yīng)爐低溫一側(cè)，將生長襯底云母置于反應(yīng)爐高溫一側(cè)，進行物理氣相沉積，進而制備出二維Bi2O2Se。其中生長基底與Bi2O2Se的晶格匹配適中，能夠自限制外延生長二維原子晶體，進而制備出2毫米尺寸的單層和少層二維Bi2O2Se單晶。材料表征結(jié)果發(fā)現(xiàn)二維Bi2O2Se具有很高的晶體質(zhì)量和合適的化學(xué)計量比。研究者還發(fā)現(xiàn)基于Bi2O2Se的光電探測器顯示出優(yōu)異的光響應(yīng)度（2.2 x 104 AW-1）、探測率（3.4 x 1015 Jones）和開/關(guān)比（~109），是迄今為止報道的Bi2O2Se和其他二維材料光電晶體管的最好性能之一，表明物理氣相沉積法制備的毫米級二維Bi2O2Se材料在光電器件中具有良好的應(yīng)用前景。
該研究以“ Controlled vapor-solid deposition of millimeter-size single crystal 2DBi2O2Se for high performance phototransistors”為題在線發(fā)表于Advanced Functional Materials上（DOI: 10.1002/adfm.201807979）。 論文第一作者為TBSI博士后Usman Khan，通訊作者為劉碧錄副教授和成會明教授，論文作者還包括TBSI博士生羅雨婷、唐磊、滕長久和劉佳曼。
展開 8種常見金屬材料，及金屬表面處理工藝介紹
根據(jù)沉積過程的原理不同，氣相沉積技術(shù)可分為物理氣相沉積(PVD)和化學(xué)氣相沉積(CVD)兩大類。
物理氣相沉積（PVD）
物理氣相沉積是指在真空條件下，用物理的方法，使材料汽化成原子、分子或電離成離子，并通過氣相過程，在材料表面沉積一層薄膜的技術(shù)。
物理沉積技術(shù)主要包括真空蒸鍍、濺射鍍、離子鍍?nèi)N基本方法。
物理氣相沉積具有適用的基體材料和膜層材料廣泛；工藝簡單、省材料、無污染；獲得的膜層膜基附著力強、膜層厚度均勻、致密、針孔少等優(yōu)點。
廣泛用于機械、航空航天、電子、光學(xué)和輕工業(yè)等領(lǐng)域制備耐磨、耐蝕、耐熱、導(dǎo)電、絕緣、光學(xué)、磁性、壓電、滑潤、超導(dǎo)等薄膜。
化學(xué)氣相沉積（CVD）
化學(xué)氣相沉積是指在一定溫度下，混合氣體與基體表面相互作用而在基體表面形成金屬或化合物薄膜的方法。
由于化學(xué)氣相沉積膜層具有良好的耐磨性、耐蝕性、耐熱性及電學(xué)、光學(xué)等特殊性能，已被廣泛用于機械制造、航空航天、交通運輸、煤化工等工業(yè)領(lǐng)域。
展開 