پیشگفتار:
رسوب دهی شیمیایی با بخار ( Chemical Vapor Deposition) که به اختصار cvd نامیده می‌شود سلسله واکنش‌های شیمیایی است که در طی آن لایه‌های سطوح مواد جامد در معرض واکنش شیمیایی قرار گرفته و یک‌لایه با کیفیت و مقاومت بالا ایجاد می‌گردد لایه ایجاد شده در کنار برخورداری از مقاومت بالادارای خاصیت نیمه رسانایی است. در برخی صنایع و از این لایه‌های تولید شده موجب ارتقاء محصولات تولیدی داشته و تأثیر بسزایی در به کارگیری آن خواهد داشت
در فرآیند رسوب‌دهی شیمیایی چه اتفاقی می‌افتد؟
در طی فرآیند cvd ذرات بخار و گازی با سطح برخورد نموده و مواد جامد موجود در لایه سطحی و گازهای متصاعد شده از آن در مقیاس ذرات نانو به هم برخورد کرده و منجر به ترکیب و بروز واکنش شیمیایی می‌شود در پایان این واکنش یک‌لایه مقاوم و بسیار باکیفیت بر روی سطوح و قطعات ایجاد می‌گردد.
لایه ایجاد شده بر روی سطوح را اصطلاحاً لایه نشان می نامند که از خاصیت نیمه رسانایی نیز برخوردار است. تولید لایه نشان موجب خروج گازهای نامطلوب و اتم‌های اضافی از فضا شده و در نتیجه با کاهش چگالی اتم‌ها در روی سطوح مسیر آزاد اتم‌ها افزایش می‌یابد.
تقسیم‌بندی رسوب‌دهی با بخار
رسوب‌دهی با بخار به دو صورت انجام می گیرد که هرکدام در بخش‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند و دارای مزایا و معایب مختص خود هستند.
-
رسوب‌دهی شیمیایی با بخار (cvd):
رسوب دهی شیمیایی با بخار در دمای بالا 1000 درجه سانتی‌گراد انجام می‌گیرد این واکنش سبب تولید لایه نشان گشته و عمدتاً بر روی زیر لایه‌های سیلیکونی انجام می شود انباشت شیمیایی مواد در طی چند واکنش شیمیایی صورت می‌گیرد که عبارت‌اند از:
- گرما سافت: که در این روش از حرارت و گرما برای تجزیه مواد استفاده می‌گردد
- نورسافت: در این بخش از پرتوهای فرابنفش یا فروسرخ برای تجزیه ترکیب‌های استفاده می‌شود.
- مایکروسافت: استفاده از این روش برای رسوب و انباشت مواد به‌صورت کریستال و بلور مورد استفاده قرار می گیرد
اگر رسوب دهی شیمیایی با بخار با کمک پلاسما انجام گردد و از آن در جهت تقویت و سرعت بخشی واکنش شیمیایی استفاده شود به این نوع رسوب‌دهی، رسوب دهی شیمیایی با بخار آب تقویت شده با پلاسما اطلاق می‌گردد.
-
رسوب‌دهی فیزیکی با بخار (pvd):
با حرارت یک ماده جامد یا مایع تحت تاثیر خلأ مولکول‌ها و ذرات مواد جامد بخار شده و روی سطح انباشته می‌شود و یک لایه روی سطح ایجاد می‌نمایند که به این روش رسوب دهی فیزیکی با بخار گفته می‌شود. استفاده از فرایند تبخیر و یا اسپری معمول‌ترین روش به کار رفته در این بخش است.
از این بخش برای ساخت پنل های خورشیدی، بسته بندی مواد آلومینیوم در تولید بادکنک و… استفاده می‌گردد.
این روش نسبت به روش‌های دیگر مانند روش آبکاری مقاومت و سختی بالاتری به سطوح می‌بخشد لایه تولید شده در فرایند pvd نسبت به ساییدگی بسیار مقاوم است اما در طی استفاده از این فرآیند نیازمند توجه ویژه اپراتور به مراحل مختلف واکنش بوده و به دلیل گرمای بالا ایجاد شده طی این واکنش نیازمند استفاده از منابع خنک کننده عظیم هستند از طرفی تجهیزات بسیار گران قیمت برای انجام این واکنش موجب شده تا صنایع کمتر به استفاده از این بخش تمایل نشان دهند.
رسوب دهی شیمیایی
انواع کاربرد cvd در صنایع مختلف:
- صنعت سرامیک‌سازی
- ساخت و تولید رنگ‌ها
- پوشش و عایق فلزات و قطعات مختلف
- تولید کلریدها و نانولوله‌های کربنی
در کنار سرعت بالایی cvd در واکنش و تولید مواد و کم‌هزینه بودن این نوع رسوب‌دهی نسبت به رسوب‌دهی فیزیکی رسوب‌دهی شیمیایی با بخار دارای معایبی نیز است که از جمله آن می‌توان به کنترل و ایجاد دمای بالای این فرآیند اشاره نمود. دمای بالا موجب می‌شود تا کنترل شکل تولیدی میزان ضخامت لایه تولیدشده و همچنین ساختار ذرات آزاد شده در واکنش شیمیایی دشوار و خارج از دسترس باشد. از سوی این نوع رسوب‌دهی مصرف بالای انرژی را می‌طلبد که مقرون به‌صرفه نخواهد بود.
نتیجه گیری:
استفاده از روش‌های شیمیایی همواره مسیر انسان را در زمینه‌های مختلف برای دستیابی به محصول با کیفیت مطلوب و کارایی بالا هموار نموده و موجب تسریع این دستیابی گشته است.
استفاده از رسوب دهی شیمیایی با بخار موجب بهبود و افزایش کیفیت محصولات تولیدی گشته و گاه خصوصیت خاص را به محصول نهایی الحاق می‌نماید که از جمله آن‌ها می‌توان خاصیت نیمه هادی بودن را بیان داشت.