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燃焼化学蒸着法(CCVD) は、薄膜コーティングを大気中で 基板上に堆積させる化学プロセスです。
歴史
1980 年代には、炎熱分解法で堆積させた二酸化ケイ素 (SiO 2 ) を使用して歯科用セラミックの金属プラスチック複合材の接着性を向上させる最初の試みが行われました。[1]これらの研究から派生したシリカーター プロセスは、CCVD プロセスの開発の出発点となりました。このプロセスは継続的に開発され、炎熱分解法で堆積させた SiO 2層の新しい用途が見つかりました。この時点で、これらの層に「Pyrosil」という名前が付けられました。より新しく進行中の研究は、他の材料の堆積を扱っています (下記参照)。
原則と手順
CCVD プロセスでは、通常は有機金属化合物または金属塩である前駆体化合物が燃焼ガスに添加される。炎はコーティングする表面のすぐ上を移動する。炎内の高エネルギーにより、前駆体は反応性の高い中間体に変換され、これが基板と容易に反応して、しっかりと付着する堆積物を形成する。堆積層の微細構造と厚さは、基板または炎の速度、パス数、基板温度、炎と基板間の距離などのプロセスパラメータを変更することで制御できる。CCVD は、優先配向からエピタキシャル配向までのコーティングを生成でき、厚さ 10 nm 未満のコンフォーマル層を生成できる。したがって、CCVD 技術は、薄膜コーティングを製造するための真の蒸着プロセスである。[2] [3] CCVD コーティングプロセスは、溶液中の安価な前駆体化学物質を使用して開放大気中で薄膜を 堆積する能力があり[4] 、連続的な生産ライン製造につながる。堆積後の処理、たとえばアニーリングは不要である。スループットの可能性は高い。コーティングはかなりの温度で堆積される可能性があり、例えば、アルファアルミナは1050〜1125℃の温度でNi-20Cr上に堆積されました。[5] 1999年のレビュー記事では、これまでに堆積されたさまざまな酸化物コーティングについてまとめており、Al 2 O 3、Cr 2 O 3、SiO 2、CeO 2、いくつかのスピネル酸化物（MgAl 2 O 4、NiAl 2 O 4）、およびイットリア安定化ジルコニア（YSZ）が含まれています。[6]
遠隔燃焼化学蒸着法（r-CCVD）
いわゆるリモート燃焼化学蒸着法は、従来の CCVD プロセスの新しいバリエーションです。同様に炎を使用して薄膜を蒸着しますが、この方法は他の化学反応メカニズムに基づいており、CCVD では実現できない層システム (二酸化チタンなど) の蒸着にも使用できます。
アプリケーション
長所と短所
- 真空の生成と維持のための装置が不要なため、コスト効率が高い
- さまざまな実装により柔軟に使用可能
- 低圧法に比べ層材料が少なく、主に酸化物に限定されます。例外は銀、金、プラチナなどの貴金属です。
- 適切な前駆体が利用可能な層状材料に限定されますが、ほとんどの金属に当てはまります。
参照
参考文献
- ^ Janda, R; Roulet, JF; Wulf, M; Tiller, HJ (2003). 「オールセラミックス用の新しい接着技術」.歯科材料. 19 (6): 567–73. doi :10.1016/s0109-5641(02)00106-9. PMID 12837406.
- ^ US 4620988、ガルシュケ、アデルハイド、ティラー、ハンス・ユルゲン、ゴーベル、ローランド他、「歯科補綴物用の火炎加水分解コーティング装置」、1986年発行
- ^ US 5652021、ハント、アンドリュー、コクラン、ジョー、カーター、ウィリアム・ブレント、「フィルムおよびコーティングの燃焼化学蒸着」、1997年発行
- ^ US 6013318、ハント、アンドリュー、コクラン、ジョー、カーター、ウィリアム・ブレント、「フィルムおよびコーティングの燃焼化学蒸着法」、2000年発行
- ^ Kumar, Siva; Kelekanjeri, G.; Carter, WB; Hampikian, JM (2006). 「燃焼化学蒸着法によるアルファアルミナの堆積」. Thin Solid Films . 515 (4): 1905–1911. Bibcode :2006TSF...515.1905K. doi :10.1016/j.tsf.2006.07.033.
- ^ Hampikian, JM; Carter, WB (1999). 「高温材料の燃焼化学蒸着」. Materials Science and Engineering A. 267 ( 1): 7–18. doi :10.1016/S0921-5093(99)00067-2.
- ^ Valek, BC; Hampikian, JM (1997). 「燃焼化学蒸着法によるNi-20Cr合金へのシリカ薄膜の適用」.表面およびコーティング技術. 94–95: 13–20. doi :10.1016/S0257-8972(97)00469-6.
- ^ Hendrick, MR; Hampikian, JM; Carter, WB (1998). 「燃焼CVD適用アルミナコーティングとNiベースクロミア形成剤の酸化に対するその影響」Journal of the Electrochemical Society . 145 (11): 3986–3994. doi :10.1149/1.1838903.
- ^ Kuhn, S., Linke, R. and Hädrich, T. (2010). 「燃焼CVDによるアルミナによる高温ガラス表面の改質」.表面およびコーティング技術. 205 (7): 2091–2096. doi :10.1016/j.surfcoat.2010.08.096.
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