Что общего между садовниками и материаловедами? Садовники растят цветочки, а материаловеды – кристаллы. Как они это делают? Берут зернышко кристалла, закапывают в грунт и поливают, поливают…
Если серьезно, то разных методов довольно много, сегодня поговорим о двух из них: химическое и физическое осаждение из паровой фазы, соответственно CVD и PVD.
Оба метода основаны на том, что мы переводим интересующие нас вещества в газообразное состояние и создаем условия для их взаимодействия между собой или с подложкой. В результате этого вырастают новые кристаллические вещества.
Рассмотрим на примере. Расположим в реакторе оксид молибдена. Нагреем его, чтобы он начал парить. Затем пустим в реактор поток паров серы. А выше по газовому потоку расположим подложку, например пластиночку кварца.
Тогда в результате химического взаимодействия молекул оксида и серы в паровой фазе на пластинке постепенно будут расти новые кристаллы дисульфида молибдена. Поскольку взаимодействие химическое, то этот вид синтеза мы относим в CVD.
Если же рост новых кристаллов происходит, минуя какие-либо химические реакции, то есть в основе имеет физические процессы испарения и переконденсации, то речь идет о PVD.
Если для CVD нам требуются высокие температуры, чтобы нагреть взаимодействующие вещества и заставить их взаимодействовать, то в PVD мы можем взять твердое вещество, облучить его, например лазером, выбить атомы и направить их на подложку при сравнительно низких температурах (ниже 500 ℃). Однако облучение требует больших затрат энергии.
Обычно считается, что эти методы позволяют получать только покрытия и тонкие пленки. Это не так, они вполне походят для получения новых материалах в самых разных формах: глобулярных частиц, пластин и даже целых лесов нанотрубок.