화학 기상 증착(CVD)은 다양한 나노 물질, 특히 탄소 기반 나노 물질과 박막을 합성하는 데 널리 사용되는 다목적 방법입니다. 이 공정에는 일반적으로 진공 상태와 고온에서 제어된 조건에서 기판 위에 기체 전구체를 분해하거나 반응시키는 과정이 포함됩니다. 이 방법은 특히 나노 규모의 고품질, 고성능 소재를 생산하는 데 효과적입니다.
CVD로 합성된 탄소 기반 나노 물질:
- 풀러렌: 풀러렌은 탄소 원자의 구형, 원통형 또는 타원형 클러스터입니다. CVD는 특정 조건에서 탄소 공급원을 기화시켜 풀러렌을 생산하는 데 사용할 수 있습니다.
- 탄소 나노튜브(CNT): CNT는 튜브를 형성하는 압연 그래핀 시트입니다. 탄화수소와 금속 촉매를 사용하여 기판 위에서 CNT를 성장시키는 CVD가 일반적인 합성 방법입니다.
- 탄소 나노섬유(CNF): CNT와 유사하지만 구조가 다른 CNF도 금속 촉매의 도움을 받아 CVD를 사용하여 합성할 수 있습니다.
- 그래핀: 탄소 원자가 육각형 격자로 배열된 단일 층으로 이루어진 그래핀은 금속 기판에서 탄화수소를 분해한 다음 그래핀 층을 다른 기판으로 옮기는 방식으로 CVD를 통해 합성할 수 있습니다.
CVD로 합성된 다른 나노 물질:
- CVD는 탄소 기반 물질에만 국한되지 않고 다음과 같은 물질의 합성에도 사용됩니다:세라믹 나노 구조:
- 적절한 전구체를 사용하여 세라믹 소재를 나노 크기의 구조로 증착할 수 있습니다.탄화물:
탄화물은 전기음성 원소가 적은 탄소 화합물로, CVD 기술을 사용하여 나노 구조를 형성할 수 있습니다.CVD의 변형:
- CVD의 다양성은 다음과 같은 기본 공정의 다양한 수정 및 개선으로 더욱 향상되었습니다:
- 저압 CVD(LPCVD) 및 대기압 CVD(APCVD): 이러한 변형은 증착 공정을 최적화하기 위해 압력을 조정합니다.
- 플라즈마 강화 CVD(PECVD): 플라즈마를 사용하여 화학 반응 속도를 향상시켜 증착 온도를 낮출 수 있습니다.
광원 보조 CVD 및 레이저 보조 CVD: 빛을 사용하여 화학 반응을 시작하거나 향상시켜 증착 공정을 정밀하게 제어할 수 있습니다.
CVD의 도전 과제와 장점:
