原子层沉积

• 原理：

  
  

  原子层沉积（Atomic layer deposition）是一种可以将物质以单原子膜的形式一层一层镀在基底表面的方法。与普通的化学沉积有相似之处，但在原子层沉积过程中，新一层原子膜的化学反应是直接与前一层相关联的，这种方式使每次反应只沉积一层原子。一个原子层沉积周期可分为四个步骤：向基底通入第一种前驱气体，与基体表面发生吸附或反应；用惰性气体冲洗剩余气体；通入第二种前驱气体；与吸附在基体表面的第一种前驱气体发生化学反应生成涂层，或与第一前驱体和基体反应的生成物继续反应生成涂层；再次用冲洗气体将多余的气体冲走。通过控制沉积周期，就可以实现薄膜厚度的精确控制。

  
  

• 优点：

  （1）均匀、致密无孔洞；

  （2）可生成极好的三维保形性化学计量薄膜，作为台阶覆盖和纳米孔材料的涂层；

  （3）薄膜生长可在低温（室温400°C）下进行；

  （4）可简单精确地控制薄膜厚度；

  （5）广泛适用于不同形状的基底；

  （6）无需控制反应物流量的均一性。

• 典型应用：

  
  

  晶体管材料制备，储能器件，催化方面的应用，锂电池电极（阳极、阴极）以及电极和电解液表-界面优化等方面，新型太阳能电池领域，如钙钛矿电池、超导介电膜等，在高k电介质、电容器、存储器、二极管和晶体管等产业中得到广泛应用。利用技术制备光学薄膜，一般选择金属卤化物、有机金属以及H₂、NH₃、H₂O 等作为反应前驱体，单晶Si或玻璃作为基板材料，通常制备的薄膜有Al₂O₃、ZnO 等。在航空航天发动机等耐高温抗氧化性要求高的地方，如ALD Y₂O₃稳定ZrO₂（YSZ）薄膜被用作发动机气缸隔热层。