Chemische Gasphasenabscheidung

Die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) ist ein Verfahren zur epitaktischen Abscheidung von Schichten aus festen Materialien auf der Oberfläche eines Substrats während der Gasphase einer kontrollierten chemischen Reaktion. CVD, auch Dünnschichtabscheidung genannt, wird vor allem in der Elektronik, Optoelektronik, Katalyse und Energieanwendungen eingesetzt, wie z. B. bei Halbleitern, der Herstellung von Siliziumwafern und druckbaren Solarzellen.

Die CVD-Technik ist ein vielseitiges und schnelles Verfahren zur Förderung des Schichtwachstums, das die Erzeugung reiner Schichten mit gleichmäßiger Dicke und kontrollierter Porosität ermöglicht, selbst auf komplizierten oder konturierten Oberflächen. Darüber hinaus ist eine großflächige und selektive CVD auf strukturierten Substraten möglich. CVD bietet eine skalierbare, kontrollierbare und kostengünstige Wachstumsmethode für die Bottom-up-Synthese von zweidimensionalen (2D) Materialien oder Dünnschichten, wie Metallen (z. B. Silizium, Wolfram), Kohlenstoff (z. B. Graphen, Diamant), Arseniden, Carbiden, Nitriden, Oxiden und Übergangsmetall-Dichalcogeniden (TMDC). Um gut geordnete Dünnschichten zu synthetisieren, sind hochreine Metallausgangsstoffe (Organometalle, Halogenide, Alkyle, Alkoxide und Ketonate) erforderlich.

Die Zusammensetzung und Morphologie der Schichten variiert abhängig von den gewählten Ausgangsstoffen und dem Substrat, der Temperatur, dem Kammerdruck, der Durchflussmenge des Trägergases, der Menge und dem Verhältnis der Ausgangsstoffe sowie dem Abstand zwischen Ausgangsstoff und Substrat beim CVD-Verfahren. Die Atomlagenabscheidung (ALD), eine Unterklasse der CVD, ermöglicht eine weitere Kontrolle der Dünnschichtabscheidung durch sequenzielle, selbstbegrenzende Reaktionen der Ausgangsstoffe auf einem Substrat.