化学气相传输(CVT)生长概述

化学气相传输(CVT)生长

一、背景

CVT和CVD之间的主要区别在于合成产品的原料，CVT通常使用固体反应物，CVD通常使用气态前体。

CVT反应可以分为三个过程，包括升华（过程1）、传输（过程2）和沉积（过程3）

整个反应过程在热力学上遵循勒夏特列原理：

首先，固体源与升华的矿化剂反应，在温度为T1的升华区形成气态中间体，产生气态中间体的分压梯度（方程（1）中的正向反应）。

然后，气态中间体传输到一个称为沉积区的地方，由于分压梯度，该区域的温度为 T2。

随后，气态中间体转化为沉积产物（等式（1）中的逆反应）并释放矿化剂分子。 释放的矿化剂分子增加了沉积区矿化剂的分压，因此它们可以运回升华区进行进一步反应。

通过这种方式，源材料在少量矿化剂的存在下转化为所需的产品。 根据反应过程，正确选择原料和矿化剂是CVT反应成功的前提。

理想CVT反应的一个关键特征是反应在一定温度范围内表现出良好的可逆性，既不利于反应物也不利于产物，这意味着反应的平衡常数应接近1

在实际应用中，需要优化三个重要的温度，即升华温度（T1）、沉积温度（T2）和气体传输平均温度（Tt =（T1 + T2）/2）。

首先，气体传输的平均温度（Tt）应优化为反应平衡常数最接近1的温度，从而确保最大的传输效果。

随后，T1和T2都需要根据反应焓进行调整。 例如，在放热反应中，T1 应低于 T2 但足够高以便升华，而在吸热反应中 T1 应高于 T2。 对于不同的CVT反应，通常根据理论计算和经验实验来调整三个临界温度。

块状TMD晶体的形成通常是吸热过程，因此升华温度T1大多设置为高于沉积温度T2

二、传输剂的选择

示意图显示在封闭系统中通过 CVT 合成大量过渡金属二硫属化物 (TMD)。 源材料与矿化剂混合，矿化剂有助于源材料在外壳热端（温度为T1）的升华和向冷端（温度为T2）的结晶。