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原子层沉积(ALD)工艺揭秘:从效率、温度到涂层类型的全方位探讨

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在上篇文章中,我们结合具体案例为大家介绍了原子层沉积技术的概念、原理和特点、/p>


还有很多朋友提问化学气相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)的区别,我们从反应效率、均匀性以反应温度三方面来进行说明、/p>


在化学气相沉积( CVD 中,前驱体被同时且连续地引入反应器中,这些前驱体在热基材表面相互反应。沉积速度可能 ALD 更高,但涂层的粘附性较差,不够致密,而且不均匀、/p>


由于 CVD 缺乏自钝化作用,因此也不可能形成均匀的高深宽比涂层。CVD 工艺由于在沟槽或孔内前驱体浓度较低,导致厚度比基材表面低得多。CVD 通常还需要较高的衬底温度、/p>


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ALD有更好的台阶扩散性和沟槽涂层均匀?/strong>

本篇文章我们将继续从效率、温?/strong>咋strong>涂层类型全方位揭秘原子层沉积技术,欢迎对原子层沉积技术感兴趣的朋友们和我们一起交流探讨、/p>


Part1

原子层沉积工艺的效率

众所周知,原子层沉积(ALD )工艺的生长过程相当缓慢,大约每 cycle 1 个原子层需 1s左右。然而,一些变体要快得多,特别是快速优化的流动反应器(1-5 nm/秒)和空 ALD?-10 nm/秒)、/p>


然而,由于 ALD 工艺固有的自钝化特性,可以将数千个基材装入反应器中,从而使每个零件的涂覆速度极快、均匀且可重复!或者,可以使用卷对 ALD,其中当使用许多涂布头时,卷速可以很高(与空 ALD 相比)、/p>


但当 ALD 应用于粉末等高比表面积基底时,由于吹扫需要消耗大量时间,因此每个 cycle 的生长时间会更长,甚至长 1 小时、/p>


Part2

原子层沉积需要的温度

ALD 中,适合沉积的基板温度范围为室温 800℃,但大多数沉积发生 100-200 左右。当温度高于 100°C 时,通常用作反应物之一的水蒸气会从基板和壁上快速蒸发,因此使用高于 100°C 的温度,前驱体之间的循环速度会更快、/p>


在高温下,某些材料可以实现外延生长。若沉积层与基底晶型匹配,即可形成单晶涂层,这就是所谓的原子层外延!


Part3

原子层沉积工艺支持的涂层类型

技术行业和学术界对可用 ALD 的材料进行了广泛的研究,该列表每年都会不断更新。以下是我们为您精选可使用的材料:


1氧化物:Al2O3、CaO、CuO、Er2O3、Ga2O3 HfO2、La2O3、MgO、Nb2O5、Sc2O3、SiO2 、Ta2O5、TiO2、VXOY、Y2O3、Yb2O3、ZnO 筈/p>


2氮化物:AlN、GaN、TaNX、TiAlN、TiNX 筈/p>


3碳化物:TaC、TiC 筈/p>


4金属:Ir、Pd、Pt、Ru 筈/p>


5硫化物:ZnS、SrS 筈/p>


6氟化物:CaF2、LaF3、MgF2、SrF2筈/p>


7生物材料:Ca10(PO4)6(OH)2(羟基磷灰石)等


8聚合物:PMDA–DAH、PMDA–ODA 筈/p>


还可以使 ALD 进行掺杂和混合不同的结构,形成金属有机杂化物、/p>


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ALD 涂层配方(彩色部分为主体元素可形成的化合物)


关于 Forge Nano

Forge Nano 专注于粉末原子层沉积技术(PALD),凭借其专有 Atomic Armor 技术,能够使产品开发人员设计任何材料直至单个原子。Atomic Armor 工艺生产的卓越表面涂层使合作伙伴能够释放材料的最佳性能,实现延长寿命、提高安全性、降低成本和优化产品的功能。其科学家团队与广泛的商业合作伙伴合作开发定制解决方案,能够满足任何规模的任何需求,包括从小规模研发、实验室级别到工业规模、大批量生产、/p>

复纳科技 2024-01-17 | 阅读?747

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