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原子层沉积 ALD

原子层沉积技术

原子层沉积,ALD 是一种适合于研制最新的和前沿性的产品的薄膜制备技术。原子层沉积 ALD 也是一种用于纳米技术研究的有效方法。典型的原子层沉积应用是在各种尺寸和形状的基底上沉积高精度、无针孔、高保形的纳米薄膜。针对目前的市场需要,Beneq 通过提供具有创新性应用和可接受的购置成本的ALD 设备为企业的快速发展提供了必要的条件。

ALD 是一种化学气相沉积(CVD)技术。它最初被用于生产纳米结构的绝缘体(Al2O3/TiO2)和薄膜电致发光显示器(TFEL)的硫化锌(ZnS)发光层。得益于ALD 技术的发展,此类显示器在80年代中期开始大规模生产。ALD 技术特有的属性和工艺的高可重复性是促使工业化生产成功的关键因素。

观看视频,了解ALD技术的工作原理

技术特点

ALD 是一种适合于产品创新和改良的技术。其他现有技术无法经济高效地,甚至根本无法实现的薄膜和材料特性,通过ALD 技术都能实现。
ALD 作为一种薄膜制备技术可以提供:

  • 以真正的纳米尺度精确控制薄膜厚度。
  • 无针孔薄膜,例如高质量的阻挡层和表面钝化。
  • 在大批量大面积的基底材料和复杂的三维物体表面制备高保形薄膜,包括疏松多孔的基体材料和粉末。
  • 新工程材料和结构,比如纳米涂层。
  • 高重复性和可扩展的工艺。

ALD 镀膜工艺

原子层沉积 ALD 是基于表面控制的薄膜沉积技术。在镀膜过程中,两种或更多的化学气相前驱体依次在基底表面发生化学反应从而产生固态的薄膜(见下文原理图)。大多数原子层沉积系统采用一种横流式反应腔,在该反应腔内有惰性载气穿过;前驱体通过极短的脉冲注入到这个惰性载气中。 惰性载气携带着前驱体脉冲作为一种有序“波”依次通过反应腔,真空泵管路,过滤系统,并最终通过真空泵。

典型的工艺条件

  • 压力范围:0.1-10 mbar (Torr, hPa) 或大气压
  • 温度:50-500°C

工艺和薄膜特性

极佳的附着力:前驱体与基底材料的化学吸附保证了极佳的附着力。
饱和吸附特性:表面反应的自限制性使工艺的自动化成为可能,同时不需要精确 的剂量控制和操作人员的持续介入。
有序反应:薄膜的数字化的有序生长过程提供了在没有原位反馈或是操作人员的干预的条件下极高的薄膜精度。
表面控制反应:表面反应确保了在任何条件下薄膜的高保型,不管基底材料是致密的、多孔的、管状的、粉末状的或是其它具有复杂形状的物体。
精确性和可重复性:一个循环的薄膜生长厚度是由工艺决定的,但通常是1Å (0.1 nm)。
超薄,密实和平整:ALD 可以沉积厚度小于1纳米的薄膜。 在某些工业应用中薄膜厚度仅为0.8纳米。
高产能:表面控制生长特性使得通过提高批量及增加基底面积,从而扩大产能成为可能。
等离子体增强型 ALD: 在原子层沉积过程中加入等离子体可以实现某些金属,低温氧化物和氮化物的薄膜制备。
卷对卷式和连续性的ALD: 卷对卷式薄膜沉积为许多全新的应用打开了大门,如柔性电子工业。Beneq 是全世界第一家提供商用连续性原子层沉积研究平台的厂商。这使得Beneq 站在了这项研究的最前沿。
针对颗粒和粉末的ALD: 将保形的镀膜与颗粒化的基底相结合创造出许多全新的应用,如改变电池材料的扩散特性。

ALD 的薄膜材料

可用原子层沉积的最常用的材料包括(选择):
氧化物: Al2O3, CaO, CuO, Er2O3, Ga2O3, HfO2, La2O3, MgO, Nb2O5, Sc2O3, SiO2, Ta2O5, TiO2, VXOY, Y2O3, Yb2O3, ZnO, ZrO2, etc.
氮化物: AlN, GaN, TaNX, TiAlN, TiNX, etc.
碳化物: TaC, TiC, etc.
金属: Ir, Pd, Pt, Ru, etc.
硫化物: ZnS, SrS, etc.
氟化物: CaF2, LaF3, MgF2, SrF2, etc.
生物材料: Ca10(PO4)6(OH)2 (hydroxyapatite)
聚合物: PMDA–DAH, PMDA–ODA, etc.
掺杂纳米涂层和复合结构:ALD 可以使用大量不同的材料组合。

今天越来越多的材料和工艺可以通过ALD 技术来实现。如您有任何疑问,请联系Beneq ALD 的专家团队。点击 镀膜服务 了解更多信息。

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