TỔNG HỢP BẰNG PHẢN ỨNG TRONG PHA KHÍ ppsx
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (314.94 KB, 13 trang )
12/7/2010 604006 - chương 10 11
CHƯƠNG 10 - TỔNG HỢP BẰNG PHẢN ỨNG
TRONG PHA KHÍ
1. Cơ sở lý thuyết
2. Kỹ thuậttiếnhành
3. Tổng hợp màng Epitaxi các chấtbán
dẫnbằng phản ứng trong pha khí.
12/7/2010 604006 - chương 10 22
1.Phương pháp thăng hoa – ngưng tụ
Ứng dụng: - tinh chế
-chế tạo đơntinhthể, màng đơntinhthể, màng đa
tinh thể Æ chế tạocácthiếtbị bán dẫn….
III
T cao
T thấp
12/7/2010 604006 - chương 10 33
Tính chất: SiC
-Có tỉ trọng 3,2 g/cm
3
-Chịunhiệt độ cao (2700
o
C)
-Có tính bán dẫn
VD: SiC
12/7/2010 604006 - chương 10 44
3.Tổng hợpbằng phản ứng vậnchuyển trong pha hơi
Khái niệm:
AB (k) A(r) + B(k)
T
A. Để tinh chế chấtrắn
Để tinh chế chất A (r) Thựchiệnphản ứng vận chuyểnvớichấtB làch
vận chuyểnnhư sau:
ChấtrắnA cần tinh chếđặtvàođầunóngcủa ống thạch anh Æ đầu
nguộisẽ thu được A tinh khiết
Phản ứng có ΔH<0
12/7/2010 604006 - chương 10 55
Chấtvận chuyểnB thường là:
Halogen (F
2
, Cl
2
, Br
2
, I
2
) hydro halogenua và halogenua
kim loạidễ bay hơi(HgCl
2
, SiCl
4
, AlCl
3
…)
Phản ứng vậnchuyển
12/7/2010 604006 - chương 10 66
B. Để tổng hợpvậtliệu
Ở nhiệt độ T
2
: A (r) + B (k) Æ AB (k)
Ở nhiệt độ T
1
: AB (k) + C (r) Æ AC (r) + B (k)
Cộng hai phản ứng: A (r) + C (r) Æ AC (r)
Æ
B (k) đóng vai trò chất chuyển A thành AB (k) để
tăng sự tiếpxúcvớirắnC tạosảnphẩmAC mong
muốn.
12/7/2010 604006 - chương 10 77
VD. Tổng hợpgốmCa
2
SnO
4
Bằng phương pháp gốmtruyềnthống rất khó thựchiệnvìphản ứng
sau đây xảyrarấtchậmchạp:
2CaO + SnO
2
→ Ca
2
SnO
4
Nhưng trong khi hỗnhợpcómặtkhíCO thìphản ứng xảyramột
cách nhanh chóng. Đó là do phản ứng vậnchuyểnsau:
SnO
2
(r) + CO (k) → SnO(k) + CO
2
(k)
rồi khí SnO phản ứng vớiCaOvàCO
2
để tạo thành Ca
2
SnO
4
SnO(k) + 2CaO + CO
2
→ Ca
2
SnO
4
+ CO
12/7/2010 604006 - chương 10 88
Tổng hợpNiCr
2
O
4
Tương tác giữaNiOvàCr
2
O
3
xảyrarấtchậmchạp, nhưng
khi có mặtoxithìphản ứng tiếnhànhmột cách nhanh
chóng. Điềunàycóthể giảithíchdựatheocơ chế của
phương pháp vậnchuyển:
Trướchết: Cr
2
O
3
(r) + 3/2 O
2
→ 2CrO
3
(k)
Sau đó pha khí CrO
3
bao phủ dễ dàng các hạt NiO và phản
ứng:
2CrO
3
(k) + NiO(r) → NiCr
2
O
4
(r) + 3/2 O
2
12/7/2010 604006 - chương 10 99
4.Phương pháp hơi–lỏng - rắn(VLS)
Đặc điểm: quá trình kếttinhtừ pha hơiqua mộtvùnglỏng
Đế
Giọtnóng
chảy
Hơi
Si
Tinh thể
Si
Si có khả năng hòa tan trong
giọt nóng chảy
12/7/2010 604006 - chương 10 1010
5.Phương pháp tổng hợphóahọctrong phahơi
Chemical vapour deposition (CVD) Kếttủahơi hóa học hay
lắng đọng hơi hóa học
Nguyên tắc: phun khí hay khí tiềnchất vào trong buồng chứa
một hay nhiềucácđế được nung nóng Æ phản ứng hóa họcxảy
ra ở pha hơi Æ kếttinh(lắng đọng trên bề mặt đế)
Để chuyểncácchấtphản ứng thành thể hơingườitacóthể sử
dụng các phương pháp già nhiệt khác nhau như: lò cảm ứng, bức
xạ laze, plasma hồ quang, plasma cao tầnnhiệt độ thấp…
12/7/2010 604006 - chương 10 1111
12/7/2010 604006 - chương 10 1212
Tùy thuộc vào phản ứng tổng hợpmàphản ứng đượctổng hợp
trong buồng kín vớimôitrường khí trơ, oxi hóa hay khử
Phương pháp CVD đượcsử dụng rộng rãi để chế tạocácchất
bán dẫn, các chấtcáchđiệndướidạng màng hay đơntinhthể.
Đây cũng là phương pháp quan trọng để điềuchế các nguyên
liệudạng bộtsiểumịncủa các kim loại, oxit, cacbua, nitrua…
Các tiềnchấtsử dụng trong CVD phảilàcácchấtdễ bay hơi
12/7/2010 604006 - chương 10 1313
Bảng 1 – SảnphNmvàchất đầu trong mộtsố quá trình tổng hợp
pha khí
(CH
3
)
3
Al
(CH
3
CH-
3
)
3
Ga
(CH
3
)
3
Ga + AsH
3
(CH
3
)In + PH
3
SiCl
4
+ H
2
SiH
4
+ O
2
SiH
4
+ N
2
SiH
2
Cl
2
+ C
2
H
4
Al
Ga
GaAs
InP
Si
SiO
2
Si
x
N
y
SiC
Chất đầuSảnphNmkếttinh
