دانلود مقالات ISI درباره رسوب دهی شیمیایی بخار + ترجمه فارسی

رسوب دهی شیمیایی بخار (Chemical Vapor Deposition) یا CVD روشی برای تولید مواد نانو ساختار و ایجاد پوشش روی زیرپایه است. در این روش، پیش ‌ماده‌ ها تبخیر شده و وارد راکتور می‌ شوند. در این راکتور مولکول‌ های پیش ماده جذب سطحی زیرپایه می ‌شوند. معمولا دمای زیرپایه در محدوده خاصی تنظیم می شود. مولکول‌ های جذب شده، یا در اثر حرارت تجزیه می شوند و یا با گازها و بخارات دیگر واکنش داده و فیلم جامدی را روی زیرپایه تشکیل می ‌دهند. واکنش ‌هایی که روی سطح زیرپایه انجام می ‌شود، واکنش‌ های ناهمگن هستند. این فرآیند از انعطاف‌ پذیری بالایی برخوردار است و برای ساخت بسیاری از مواد مانند فلزات، مواد {{نیمه رسانا}} و سرامیک ها به‌ کار می رود. فیلم ‌های جامد تهیه شده می‌ تواند آمورف، پلی‌کریستال و یا تک کریستال باشد. هم چنین می ‌توان با تنظیم شرایط رشد، فیلم‌های جامد با خواص منحصر به فرد تهیه کرد. مبانی رسوب دهی شیمیایی بخار از نظر ترمودینامیکی روش رسوب دهی شیمیایی بخار در غالب سیستم ‌ها به دما های بالا و فشار های پایین نیاز دارد. تحت چنین شرایطی انرژی آزاد گیبس سیستم شیمیایی، به سرعت به کم ترین مقدار خود می ‌رسد و در نتیجه محصولات جامد تشکیل می‌ شود. مراحل فرآیند CVD در دما های پایین سرعت واکنش به وسیل وابستگی شدید سرعت واکنش جوانه زنی ناهمگن با دما و نیز تاثیرات واجذبی و سینتیک، محدود می‌ شود. بنابراین سرعت واکنش اولیه از طریق سینتیک کنترل می‌ شود. در این نوع، سرعت رشد به جز برای جریان ‌های کم مواد اولیه، به سرعت جریان مواد اولیه حساس نیست. اما با دما رابطه نمایی دارد. در دماهای بالاتر که سرعت واکنش زیاد است، نفوذ مواد اولیه و محصولات گازی در لایه مرزی، فاکتور تعیین‌ کننده سرعت است. در نتیجه سرعت اولیه از طریق نفوذ کنترل می ‌شود. در این روش سرعت واکنش به دما وابسته نیست؛ اما وابستگی شدیدی به سرعت جریان مواد اولیه و یا لایه مرزی دارد. در دما های بسیار بالا که درصد فوق اشباع زیاد است و گازهای واکنش ‌دهنده بسیار گرم‌ هستند، واکنش جوانه زنی به‌ صورت همگن انجام می‌شود و در نتیجه ذرات جامد رسوب می‌کنند. به دلیل کاهش مواد اولیه (از طریق رسوب‌گذاری ذرات جامد)، سرعت رشد بر روی سطح زیرپایه کاهش می ‌یابد به ‌طوری که دمای رشد افزایش می ‌یابد. تغییرات مشابهی در مکانیسم سیستم دمای ثابت و فشار متغیر رخ می‌ دهد. در شرایط غیر طبیعی انتقال جرم مناسب مستقل از فشار است، اما معمولا سرعت واکنش شیمیایی با افزایش فشار سیستم، افزایش می ‌یابد. بنابراین در فشارهای پایین، مرحله واکنش می‌تواند محدود باشد، در حالی که در فشار های بالاتر مرحله نفوذ می ‌تواند کنترل شود. در دماهایی که برای تخریب حرارتی مواد مناسب است، جوانه زنی همگن ذرات جامد در فاز گاز در راکتور هایی با دیوارۀ گرم و فشار های بالا، نسبت به فشار های پایین راحت‌تر انجام می ‌شود. که به دلیل طول پویش آزاد کوتاه رادیکال‌ های واکنش در فشار های بالاست. مزایا و معایب رسوب دهی شیمیایی بخار با استفاده از این روش می‌ توان نانو ساختار های متنوعی را مانند نقاط کوانتومی، نانوساختار های سرامیکی، کاربید ها، نانولوله ‌های کربنی و حتی الماس ساخت و این موضوع، یکی از نقاط قوت این روش محسوب می‌ شود. به دلیل سرعت بالای این روش، می ‌توان با استفاده از آن، نانوساختار های مختلف را به‌ صورت صنعتی تهیه کرد. به‌ طوری که حتی نانولوله ‌های تک دیواره را به ‌صورت صنعتی از این روش تولید می کنند. به دلیل دمای بالای واکنش، می‌ توان از پیش ماده‌ های متنوعی استفاده کرد. یکی دیگر از مزایای این روش، نبود محصولات جانبی زیاد است که عموماً نیز گازی شکل‌ هستند و به ‌راحتی می ‌توان محصولات اصلی را از محصولات جانبی جدا کرد. اگر از مواد اولیه بسیار خالص استفاده شود، محصولات خالصی نیز به‌ دست خواهد آمد. به گونه ‌ای که محصولات جانبی تشکیل ‌شده کم بوده و به‌ راحتی از محیط واکنش خارج می ‌شود در نتیجه محصول اصلی از مواد جانبی و مواد اولیه به ‌راحتی جدا می ‌شود. اگر هدف تهیه مواد اکسیدی باشد می‌ توان واکنش را در اتمسفر هوا انجام داد و در نتیجه دستگاه ساده‌ تر و ارزان ‌تری لازم خواهد بود. می ‌توان با تغییر زیرپایه، واکنش، ساختار، شکل و ترکیب محصولات موردنظر را کنترل کرد.