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… [...]... 10 11 Tùy thuộc vào phản ứng tổng hợp mà phản ứng được tổng hợp trong buồng kín với môi trường khí trơ, oxi hóa hay khử Phương pháp CVD được sử dụng rộng rãi để chế tạo các chất bán dẫn, các chất cách điện dưới dạng màng hay đơn tinh thể Đây cũng là phương pháp quan trọng để điều chế các nguyên liệu dạng bột siểu mịn của các kim loại, oxit, cacbua, nitrua… Các tiền chất sử dụng trong CVD phải là các... liệu dạng bột siểu mịn của các kim loại, oxit, cacbua, nitrua… Các tiền chất sử dụng trong CVD phải là các chất dễ bay hơi 12/7/2010 604006 - chương 10 12 Bảng 1 – Sản phNm và chất đầu trong một số quá trình tổng hợp pha khí Sản phNm kết tinh Al Ga GaAs InP Si SiO2 SixN y SiC 12/7/2010 Chất đầu (CH3)3Al (CH3CH-3)3Ga (CH3)3Ga + AsH3 (CH3)In + PH3 SiCl4 + H2 SiH4 + O2 SiH4 + N 2 SiH2Cl2 + C2H4 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 77 VD. Tổng hợpgốmCa 2 SnO 4 Bằng phương pháp gốmtruyềnthống rất khó thựchiệnv phản ứng sau đây xảyrarấtchậmchạp: 2CaO + SnO 2 → Ca 2 SnO 4 Nhưng trong khi hỗnhợpcómặtkhíCO th phản ứng xảyramột cách. 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 hợpm phản ứng đượctổng hợp trong