解决方案

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

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。

阅读推荐:一文了解原子层沉积(ALD)技术的原理与特点

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。

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。沉积速度可能比 ALD 更高,但涂层的粘附性较差,不够致密,而且不均匀。

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。

ALD有更好的台阶扩散性和沟槽涂层均匀性

本篇文章我们将继续从效率温度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。

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 个原子层需要 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)和空间 ALD(1-10 nm/秒)。

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,可以使用卷对卷 ALD,其中当使用许多涂布头时,卷速可以很高(与空间 ALD 相比)。

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,甚至长达 1 小时。

Part2  原子层沉积需要的温度

在 ALD 中,适合沉积的基板温度范围为室温至 800℃,但大多数沉积发生在 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。

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于 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 等

2.氮化物:AlN、GaN、TaNX、TiAlN、TiNX 等

3.碳化物:TaC、TiC 等

4.金属:Ir、Pd、Pt、Ru 等

5.硫化物:ZnS、SrS 等

6.氟化物:CaF2、LaF3、MgF2、SrF2等

7.生物材料:Ca10(PO4)6(OH)2(羟基磷灰石)等

8.聚合物:PMDA–DAH、PMDA–ODA 等

还可以使用 ALD 进行掺杂和混合不同的结构,形成金属有机杂化物。

ALD 涂层配方(彩色部分为主体元素可形成的化合物)


相关仪器
您可能感兴趣的解决方案