Os sistemas de deposição química em fase vapor (CVD) são ferramentas versáteis capazes de sintetizar um vasto espetro de materiais, desde semicondutores 2D a cerâmicas e metais de elevado desempenho.Estes sistemas utilizam reacções controladas em fase gasosa a temperaturas elevadas para depositar películas finas ou materiais a granel com estequiometria e microestrutura precisas.A escolha de precursores, condições de reação e configurações de forno (como tubos de quartzo ou alumina) permite a adaptação a classes de materiais e aplicações específicas, desde a eletrónica a revestimentos resistentes ao desgaste.
Pontos-chave explicados:
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Materiais 2D e Heteroestruturas
- A CVD é excelente na síntese de materiais atomicamente finos, como dicalcogenetos de metais de transição (MoS₂, MoSe₂, WS₂) e calcogenetos de metais pós-transição (GaSe, PdSe₂).
- As heteroestruturas (por exemplo, pilhas verticais de GaSe/MoSe₂ ou junções laterais isotópicas de MoS₂) podem ser concebidas para obter propriedades electrónicas/ópticas adaptadas, úteis em eletrónica flexível e fotodetectores.
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Cerâmicas e revestimentos duros
- Cerâmica não óxida:Carbonetos (carboneto de silício, carboneto de tântalo (carboneto de tântalo, carboneto de tungsténio) e nitretos (nitreto de titânio) são depositados para uma dureza extrema e estabilidade térmica.
- Cerâmica de óxidos:A alumina (Al₂O₃), a hafnia (HfO₂) e a zircónia (ZrO₂) proporcionam resistência à corrosão e propriedades dieléctricas para sensores ou revestimentos protectores.
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Metais e ligas
- Os metais de ponto de fusão elevado (tungsténio, rénio, irídio) são depositados para componentes aeroespaciais ou aplicações nucleares.
- As ligas e os metais puros (por exemplo, tântalo) permitem camadas condutoras em microeletrónica.
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Semicondutores e películas funcionais
- O silício, o carbono tipo diamante (DLC) e os semicondutores compostos (precursores de GaN) são fundamentais para a optoelectrónica e os dispositivos MEMS.
- Os semicondutores de óxido (por exemplo, ZnO) podem ser cultivados para revestimentos condutores transparentes.
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Factores determinantes do processo
- Temperatura:Os tubos de quartzo (≤1200°C) são adequados para a maioria dos materiais 2D; os tubos de alumina (≤1700°C) permitem cerâmicas de alta temperatura.
- Fluxo de gás:O controlo preciso (0-500 sccm) dos gases de transporte (Ar/H₂) assegura uma deposição e estequiometria uniformes.
Estas capacidades tornam a CVD indispensável para as indústrias que requerem materiais complexos e de elevada pureza - desde laboratórios de fabrico de semicondutores até à investigação de ponta em ciência dos materiais.
Tabela de resumo:
| Classe de material | Exemplos e aplicações |
|---|---|
| Materiais 2D | MoS₂, WS₂ (eletrónica flexível, fotodetectores) |
| Cerâmica | SiC, TiN (revestimentos duros, estabilidade térmica) |
| Metais/ligas | Tungsténio, tântalo (aeroespacial, microeletrónica) |
| Semicondutores | GaN, ZnO (optoelectrónica, revestimentos transparentes) |
| Controlo do processo | Quartzo (≤1200°C) para materiais 2D; alumina (≤1700°C) para cerâmicas de alta temperatura |
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