Deposizione chimica da vapore

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Deposizione chimica da vapore

La scheda: Deposizione chimica da vapore

La deposizione chimica da vapore (in inglese Chemical Vapor Deposition o CVD) è una tecnica di sintesi che permette di ottenere su supporto solido un deposito a partire da un precursore molecolare, introdotto in forma gassosa e che si decompone sulla superficie del substrato. Il trasporto del precursore avviene mediante l'uso di un gas di trasporto (ossigeno, argon, idrogeno, azoto,...), grazie al quale vengono poi allontanati dal sistema anche i prodotti di decomposizione gassosi.
Le caratteristiche principali del precursore consistono in un'alta tensione di vapore ed una buona stabilità termica, tale da evitare la decomposizione durante la fase di trasporto. In aggiunta esso deve essere anche facilmente reperibile ed economico, nonché non presentare particolari problemi ambientali. La scelta del precursore viene effettuata, naturalmente, in previsione del materiale finale che si vuole ottenere, e rappresenta a tutt'oggi uno dei campi di ricerca più rilevanti. I principali vantaggi che si hanno nell'uso del processo del CVD si distinguono nell'alta velocità di deposizione, nell'omogeneità e nella purezza dello strato distribuito sul supporto. Lavorando in condizioni lontane dall'equilibrio termodinamico, esso inoltre permette di ottenere dei depositi con caratteristiche difficilmente ottenibili per altre vie sintetiche. La scalabilità industriale del processo è già realtà visto la presenza di reattori industriali già attivi nel campo dell'elettronica e optoelettronica.
Gli svantaggi di questa tecnica sono nell'utilizzo di complessi apparati strumentali, controllo del processo e dallo sviluppo di opportuni precursori molecolari con le caratteristiche già descritte.
I tipi più comuni di reazioni coinvolte nella tecnica del CVD sono:
Pirolisi-decomposizione termica: silicio dal silano a 650 °C
Riduzione (spesso in H2): wolframio da alogenuri a 300 °C
Ossidazione (spesso in O2): SiO2 da silano ed O2 a 450 °C
Formazione di un composto: film resistenti all'usura a 1100 °C (nitruro di boro)
Tale tecnica si è rivelata rivoluzionaria per soddisfare le richieste di diamanti, in quanto è un metodo di sintesi del prezioso cristallo. In questa tecnica, una miscela di idrogeno e un gas contenente carbonio, come il metano (CH4) viene decomposta riscaldandola a a 2200 °C, con microonde o un filamento riscaldato. Gli atomi di carbonio si depositano su una lamina (tipicamente di silicio) nella camera di deposizione e formano lentamente un sottile strato di minuscoli diamanti. Le nazioni più attive nella sintesi di diamanti con il CVD sono USA, Russia e Giappone. Le applicazioni vanno dagli utensili di precisione, agli abrasivi, al rivestimento di altoparlanti.
Oltre che per la deposizione di film sottili, la tecnica CVD sta ricoprendo sempre più importanza anche per la sintesi di nanosistemi supportati, con svariate applicazioni dalla sensoristica alla catalisi.
Esistono varie tipologie di CVD:
Thermal-CVD
Photo Assisted-CVD
Plasma Enhanced-CVD
Thermal-CVD
Thermal-CVD
Plasma Enhanced-CVD
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