一般高純鈦是指純度在4 N 以上的鈦[1]。作為鈦系列產品中的一員，高純鈦以其優異的性能，主要應用于超大規模集成電路和真空設備的靶材中。在半導體領域中，高純鈦以鈦硅化合物、氮化鈦化合物、鎢鈦化合物等形式用于電極、擴散阻擋、配線等材料中，然而高純鈦中的雜質元素（例如：鐵、鎳、鈉、鉀等）超過一定含量會引起產品漏電流增大、性能下降等[2,3]。隨著半導體電路集成度的不斷提高，對高純鈦中所含雜質的含量要求越來越低。國外對有關高純鈦的研究較多[4]，然而我國國內則相對很少。因而進行高純鈦方面的研究，具有非常重要的現實意義。

　　CVD 高純鈦就是以化學氣相沉積的方法來制備高純鈦。利用鹵素單質與粗鈦在低溫條件下經化合反應，生成氣態鹵化鈦，通過傳質過程，氣態鹵化鈦擴散到沉積基體附近；在高溫條件下，氣態鹵化鈦在沉積基體表面分解為鈦和鹵素單質，鈦在基體上結晶析出，最后得到鈦晶體。晶體主要是由結晶作用形成。結晶是晶體在液體、氣體等中從無到有（晶核形成）、由小變大（晶核長大） 的過程，結晶作用的方式主要有三類：（1氣—固結晶（2）液—固結晶（3）固—固結晶。氣—固結晶則是氣態物直接轉變為固態的晶體[5,6]。

　　本文依據經典的成核理論，對高純鈦的結晶成核過程進行熱力學和動力學分析；根據所得到的熱力學和動力學理論，對影響高純鈦結晶成核的主要因素進行分析；并討論了影響鈦沉積速率的原因。

4、結論

　　（1）對鈦的結晶成核過程，進行熱力學和動力學分析，得到鈦結晶成核的熱力學和動力學方程。從相應的數學方程分析可知，影響鈦結晶成核的因素主要是沉積區溫度和產物過飽和度。

　　（2）產物過飽和度和沉積區溫度對成核自由能影響比較顯著。隨著產物過飽和度和沉積區溫度增加，成核自由能減小，即越有利于結晶成核。

　　（3）鈦的沉積速率隨低價碘化物蒸汽壓的升高而升高，因而蒸汽壓是影響鈦的提純效果的重要因素， 實驗過程中TiI2 的蒸氣壓應控制在60.8~101.3 Pa。

　　（4）分解區溫度和鹵化區溫度對鈦的沉積速率均有較大影響，其中在鹵化區不只生成了鹵化物，鹵化區溫度還同沉積區溫度一起影響碘化物的轉移速率，從而影響鈦的沉積速率。

　　（5）反應過程中，高價鹵化物的生成是消耗鹵素、影響鹵素使用效率的因素之一。高價鹵化物的生成會影響低價碘化物的生成與轉移，最終影響鈦的沉積速率。

參考文獻

　　[1] 石應江.高純鈦的生產與應用[J]. 上海金屬（有色分冊）,1993,14（6）:26- 33.
　　[2] 吳全興. 高純鈦的制取[J]. 加工技術，1996（05）：14- 16.
　　[3] 李哲，郭讓民.高純鈦的制備及其發展方向[J].鈦業進展，1997（03）.

　　【作者】 梁佰戰； 李武斌； 曾英； 王舟；

　　【Author】 LIANG Bai-zhan,LI Wu-bin,ZENG Ying,WANG Zhou(College of Materials and Metallurgy,Guizhou University,Guiyang 550003,China)

　　【機構】 貴州大學材料與冶金學院；

　　【摘要】 采用化學氣相沉積(CVD)法制備高純鈦。以經典的成核理論為依據,對鈦在沉積基體上的成核過程進行熱力學和動力學分析,計算出成核過程吉布斯自由能ΔGmax、成核速率v和臨界晶核直徑D0的數學方程;并且考察了影響鈦沉積速率的因素,結果表明:鹵化區的溫度、分解區的溫度、低價碘化物和高價碘化物的蒸汽壓都對鈦的沉積速率有一定的影響,其中兩區的溫度對鈦的沉積速率影響較大。

　　【Abstract】 High-purity titanium was prepared via CVD(chemical vapor deposition) process.Based on the classical nucleation theory,the nucleation process of the titanium deposited on substrate was investigated thermodynamically and kinetically.Some relevant equations were thus derived,ie.,the Gibbs free energy(ΔGmax),nucleation rate(v) and critical crystal nucleus diameter(D0),and the influencing factors on the deposition rate of the titanium were discussed.The results showed that the halogenated area temperature,decomposed area temperature and the vapor pressures of low-valent iodide and high-valent iodide all have influence on the deposition rate of high-purity titanium,especially the temperature in halogenated and decomposited areas.

　　【關鍵詞】 CVD； 高純鈦； 成核； 熱力學； 動力學；

　　【Key words】 CVD； high-purity titanium； nucleation； thermodynamics； kinetics；