Le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) est une méthode polyvalente et largement utilisée pour synthétiser une variété de nanomatériaux, en particulier des nanomatériaux à base de carbone et des films minces. Le processus implique la décomposition ou la réaction de précurseurs gazeux sur un substrat dans des conditions contrôlées, généralement sous vide et à des températures élevées. Cette méthode est particulièrement efficace pour produire des matériaux de haute qualité et de haute performance à l'échelle nanométrique.
Nanomatériaux à base de carbone synthétisés par CVD :
- Les fullerènes : Il s'agit d'amas sphériques, cylindriques ou ellipsoïdaux d'atomes de carbone. Le dépôt en phase vapeur peut être utilisé pour produire des fullerènes en vaporisant des sources de carbone dans des conditions spécifiques.
- Nanotubes de carbone (NTC) : Les NTC sont des feuilles de graphène enroulées formant des tubes. Le dépôt en phase vapeur est une méthode courante pour leur synthèse, où des hydrocarbures et des catalyseurs métalliques sont utilisés pour faire croître les nanotubes de carbone sur des substrats.
- Nanofibres de carbone (CNF) : Semblables aux NTC mais avec une structure différente, les NCF peuvent également être synthétisées par CVD, souvent avec l'aide de catalyseurs métalliques.
- Graphène : Couche unique d'atomes de carbone disposés dans un réseau hexagonal, le graphène peut être synthétisé par CVD en décomposant des hydrocarbures sur des substrats métalliques, puis en transférant la couche de graphène sur d'autres substrats.
Autres nanomatériaux synthétisés par CVD :
- Le dépôt en phase vapeur n'est pas limité aux matériaux à base de carbone ; il est également utilisé pour la synthèse de :Nanostructures céramiques :
- En utilisant des précurseurs appropriés, les matériaux céramiques peuvent être déposés dans des structures à l'échelle nanométrique.Carbures :
Il s'agit de composés de carbone avec des éléments moins électronégatifs, et leurs nanostructures peuvent être formées à l'aide de techniques de dépôt en phase vapeur.Variantes du dépôt en phase vapeur :
- La polyvalence du dépôt en phase vapeur est renforcée par diverses modifications et améliorations du processus de base, notamment :
- CVD à basse pression (LPCVD) et CVD à pression atmosphérique (APCVD) : Ces variantes ajustent la pression pour optimiser le processus de dépôt.
- Le dépôt en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) : Cette technique utilise le plasma pour augmenter la vitesse des réactions chimiques, ce qui permet d'abaisser les températures de dépôt.
CVD photo-assistée et CVD assistée par laser : Ces procédés utilisent la lumière pour déclencher ou renforcer les réactions chimiques, ce qui permet un contrôle précis du processus de dépôt.
Défis et avantages de la CVD :
