原子层沉积包覆技术

合集下载

锂离子电池正极材料的ald包覆技术开发与应用

锂离子电池正极材料的ald包覆技术开发与应用

锂离子电池正极材料的ALD包覆技术开发与应用1. 应用背景锂离子电池作为目前最常用的可充电电池之一,在移动设备、电动汽车和储能系统等领域有着广泛应用。

而锂离子电池的性能主要受限于正极材料的性能,其中正极材料的包覆技术对于提高锂离子电池的性能具有重要意义。

传统上,锂离子电池正极材料常采用混合物或复合物形式,由于其表面积较大,会导致与电解液之间的接触面积增大,进而引起与电解液之间的副反应增多、容量衰减等问题。

因此,发展一种有效的包覆技术来改善正极材料与电解液之间的界面是非常必要和迫切的。

原子层沉积(Atomic Layer Deposition, ALD)作为一种精确控制薄膜厚度和成分的技术,在锂离子电池正极材料中得到了广泛应用。

本文将详细介绍ALD包覆技术在锂离子电池正极材料中的开发与应用情况。

2. 应用过程ALD包覆技术通过在正极材料表面逐层沉积一层薄膜,可以实现对正极材料的精确控制和改性。

下面将介绍ALD包覆技术在锂离子电池正极材料中的应用过程。

2.1 原子层沉积技术原子层沉积是一种以蒸发源和反应源为基础的表面修饰技术,通过周期性的注入蒸发源和反应源,使其分别与基底表面反应从而形成一层均匀、致密且具有精确厚度的薄膜。

ALD技术具有如下特点: - 反应条件温和,适用于各种基底材料; - 反应前驱体易得,并且可以通过调整反应条件来实现不同成分、厚度和形态的沉积;- 沉积过程可控性强,可以实现亚纳米级别的精确控制。

2.2 正极材料表面修饰在锂离子电池正极材料中,ALD包覆技术主要用于改善正极材料与电解液之间的界面性能,提高电池的循环性能和容量保持率。

常见的正极材料包括氧化物、磷酸盐等。

ALD包覆技术可以通过修饰正极材料表面来实现以下目标: - 增加电池的循环寿命:ALD可以在正极表面形成一层致密、均匀的薄膜,阻止电解液中的溶剂和金属离子进一步渗透到正极材料中,减少副反应的发生。

- 提高电池容量:ALD可以修饰正极表面,增加其与锂离子之间的接触面积,提高锂离子在正极材料中的嵌入/脱嵌速率。

原子层沉积法的原理和应用

原子层沉积法的原理和应用

原子层沉积法的原理和应用原子层沉积法 (Atomic Layer Deposition, ALD) 是一种表面化学反应技术,可用于在纳米尺度下控制材料的沉积和生长。

该技术的原理是以分子层为单位对待,通过依次将预定数量的原子或分子沉积到待处理物表面上形成一层完整的原子层。

ALD技术的应用非常广泛,包括微电子、纳米电子、纳米器件、光电子器件、能源储存和转换器件等领域。

原子层沉积法的原理基于准分子吸附和表面反应。

该过程通过两种或多种前体物质的交替供给,通过吸附和反应在基体上一层一层地沉积,形成精确控制的薄膜,具有高质量和强大的薄膜控制能力。

该技术的关键是前体分子的热解和表面反应,热解可将前体分子分解为无机或有机反应性种子,而表面反应可使种子与基体表面上的活性基团反应,从而沉积出薄膜。

ALD的应用非常广泛,主要包括以下几个方面:1.微电子领域:ALD技术可以制备高质量的薄膜,用于晶体管栅极绝缘层、源漏极等器件结构。

此外,ALD还可用于制备超大规模集成电路(ULSI)的线路隔离、超薄栅氧化物和晶体管栅氧化物。

2.纳米器件和纳米电子:ALD技术可用于制备纳米尺度的电子器件和器件层,如纳米线、纳米点和二维材料等。

该技术可以控制沉积的原子或分子数量,从而实现纳米尺度的器件和电子元件。

3.光电子器件:ALD技术可用于制备太阳能电池、光电二极管、高频电化学传感器、光电转换薄膜和光学镀膜等光电子器件。

通过ALD能够将薄膜的光学、电学和磁学特性调控到所需的性能范围。

4.能源储存和转换器件:ALD技术可用于制备锂离子电池电极材料、超级电容器电极材料和燃料电池膜电极等能源储存和转换器件。

该技术可以调控材料的晶体结构和表面化学组成,从而改善器件的性能和稳定性。

5.生物医学:ALD技术可用于制备生物传感器、细胞培养基质和药物输送系统等生物医学应用。

通过ALD可实现对生物材料的表面改性,增加生物相容性和生物活性。

总之,原子层沉积法是一种重要的表面化学反应技术,可实现对材料的精确控制和定量分析。

原子层沉积特点

原子层沉积特点

原子层沉积特点原子层沉积(ALD)是一种薄膜沉积技术,其特点在于能够精确控制薄膜的厚度、组分和结构,同时具有高度均匀性和良好的覆盖性。

在中心扩展下的描述中,我们将详细解释原子层沉积的特点及其在各个领域的应用。

原子层沉积的特点之一是单层沉积。

在ALD过程中,反应气体依次吸附在衬底表面,形成一层原子或分子的覆盖物,然后通过另一种反应气体进行反应,生成另一层薄膜。

这种单层沉积的方式使得薄膜的厚度可以精确控制,通常在纳米尺度范围内,从而实现对薄膜性能的精细调控。

原子层沉积具有高度均匀性。

由于各个原子或分子层的沉积是逐层进行的,且每一层都经过完全的反应和覆盖,因此薄膜的厚度和组分在整个表面上都非常均匀,避免了普通沉积方法中常见的非均匀性问题。

这种高度均匀性使得ALD技术在微电子和光电子领域得到广泛应用。

原子层沉积具有良好的覆盖性。

在ALD过程中,反应气体分子会在表面扩散并完全覆盖每一个表面的微观结构,确保了薄膜在整个表面上的连续性和完整性。

这种良好的覆盖性使得ALD技术在制备高质量薄膜的过程中具有独特优势,尤其在功能性薄膜和涂层的制备中表现突出。

原子层沉积还具有高度可控性。

通过控制不同的反应气体种类、时间和温度等参数,可以精确调节薄膜的厚度、成分和结构,实现对薄膜性能的定制化设计。

这种高度可控性使得ALD技术在纳米器件、光学涂层、传感器等领域中得到广泛应用,并展现出巨大的潜力。

在中心扩展下,原子层沉积技术已经在多个领域得到了成功应用。

在微电子领域,ALD技术可以用于制备高介电常数的绝缘层、金属氧化物薄膜和金属薄膜等,提高了器件的性能和稳定性。

在光电子领域,ALD技术可以制备高透明度的导电氧化物薄膜、光学涂层和光学薄膜,广泛应用于太阳能电池、光学器件和显示屏等领域。

在传感器领域,ALD技术可以制备高灵敏度的传感膜和反射层,提高了传感器的响应速度和检测精度。

总的来说,原子层沉积具有单层沉积、高度均匀性、良好覆盖性和高度可控性等特点,适用于各种应用领域,并在微纳技术、新能源、生物医药等领域展现出广阔的应用前景。

ald工艺原理和应用

ald工艺原理和应用

ald工艺原理和应用
"Ald" 是 Atomic Layer Deposition(原子层沉积)的缩写,是一种薄膜生长技术,其原理和应用在纳米技术领域中具有重要意义。

Ald工艺原理:
1.原子层控制: Ald 是一种原子层控制的薄膜沉积技术,它通过在基底表面逐层沉积薄膜材料的方法,实现对薄膜的精确控制。

2.气相前体: Ald 过程中使用的气相前体是一种化学气体,通过气相前体的定量供应,可以在基底表面沉积一层单一原子层的薄膜。

3.逐层反应:Ald是通过交替的气相前体供应和表面反应步骤实现的。

在每个步骤中,气相前体以一种可控的方式吸附到基底表面,然后通过表面反应形成薄膜的一层。

4.表面饱和: Ald 过程中,每一层的沉积在表面的饱和状态下进行,确保只有一个原子层被沉积。

5.高精度和均匀性:由于 Ald 过程是逐层进行的,因此可以实现高精度和均匀性的薄膜沉积,使其在纳米尺度上具有出色的控制能力。

Ald的应用:
1.纳米电子器件: Ald 被广泛用于制备纳米电子器件的关键层,如金属、氧化物或氮化物的薄膜。

2.纳米光学薄膜: Ald 可用于制备纳米光学元件,如抗反射膜、光学滤波器等。

3.能源存储: Ald 被应用于能源存储领域,制备电池和超级电容器的电极材料。

4.传感器: Ald 可用于制备高灵敏度和高选择性的传感器薄膜,
用于气体、化学物质或生物分子的检测。

5.表面修饰: Ald 被用于表面修饰,改善材料的表面性质,如润湿性、生物相容性等。

总体而言,Ald 是一种关键的纳米技术工艺,通过逐层控制原子尺度的薄膜生长,为制备纳米材料和器件提供了高度精密的方法。

ald原子层沉积技术

ald原子层沉积技术

ald原子层沉积技术ald原子层沉积技术是一种用于材料表面处理的先进技术。

它通过将薄膜材料按照原子层的精确控制进行沉积,可以使材料表面具有特殊的性质和功能。

ald原子层沉积技术的基本原理是利用化学反应将原子或分子沉积在材料表面,从而形成一层原子尺寸的薄膜。

这种技术的特点是沉积过程中原子层之间的相互作用非常弱,因此可以实现非常精确的控制。

同时,ald原子层沉积技术还具有高度均匀性和良好的复现性。

ald原子层沉积技术在材料科学和工程中有着广泛的应用。

首先,它可以用于改变材料表面的化学性质。

例如,通过在材料表面沉积一层具有特定功能官能团的薄膜,可以使材料具有特殊的化学反应性。

这种表面改性的方法可以用于制备化学传感器、催化剂等。

ald原子层沉积技术还可以用于改变材料表面的物理性质。

例如,通过在材料表面沉积一层具有特定晶体结构的薄膜,可以使材料具有特殊的光学、电学或磁学性质。

这种表面修饰的方法可以用于制备光学薄膜、微电子器件等。

除了改变材料表面性质外,ald原子层沉积技术还可以用于制备复合材料。

通过在材料表面沉积一层具有特定化学组成的薄膜,可以将不同的材料有机地结合在一起。

这种复合材料可以具有多种特殊性质,例如高强度、高导电性等。

ald原子层沉积技术的发展离不开先进的设备和精确的控制方法。

目前,已经开发出了多种ald设备,可以实现对不同材料的原子层沉积。

同时,还发展了一系列用于监测和控制ald沉积过程的方法,以确保沉积薄膜的质量和性能。

然而,ald原子层沉积技术仍然面临一些挑战。

首先,ald沉积速度较慢,制备一层薄膜需要较长时间。

其次,ald沉积过程中需要高度精确的控制,对设备和操作人员的要求较高。

此外,ald技术在某些材料上的应用还存在一定的限制。

ald原子层沉积技术是一种非常有前景的材料表面处理技术。

它可以实现对材料表面性质的精确控制,具有广泛的应用潜力。

随着设备和方法的进一步发展,ald原子层沉积技术将在材料科学和工程领域发挥更大的作用。

ald工艺技术

ald工艺技术

ald工艺技术ALD(Atomic Layer Deposition,原子层沉积)是一种薄膜制备技术,通过按照一种预定的顺序反复沉积单层膜来达到精确控制膜厚和成分的目的。

ALD在微电子、光电子、纳米材料等领域具有广泛的应用。

ALD工艺技术的主要特点之一是能够实现非常薄的膜沉积,单层厚度可控在纳米数量级。

这种特点使得ALD非常适用于电子器件的制造,特别是新一代超大规模集成电路(ULSI)的制造。

由于现代电子器件要求薄膜具有很好的均匀性、致密性和界面质量,ALD成为了一种理想的薄膜制备技术。

ALD的工作原理是通过气相反应将金属或者非金属前驱物引入到沉积室,在反应物与基材表面之间形成化学反应,生成一层单原子或者单分子层覆盖的薄膜。

为了实现成核和生长的控制,ALD需要反应室中存在反应前驱物的蒸气饱和度和反应室内各部分的温度进行精确控制。

通过多次循环反应获得所需的膜厚。

ALD的工艺特点使得它在纳米材料制备中具有独特的优势。

由于ALD可以沉积非常薄的膜,因此薄膜所占材料的比例非常小,对材料性能的影响极小。

另外,ALD可以在纳米颗粒表面沉积一层包覆膜,以提高纳米颗粒的稳定性和抗氧化性能。

这种方法可以应用于制备多种纳米材料,包括金属纳米颗粒、半导体纳米颗粒和铁磁纳米颗粒等。

在能量存储领域,ALD技术也有广泛应用。

比如,ALD可以用于制备锂离子电池的电极材料和固体电解质膜。

利用ALD 沉积技术可以控制电极材料和固体电解质的厚度和成分,提高电池的循环稳定性和充放电性能。

此外,ALD技术还可以用于制备超级电容器和燃料电池等能源存储和转换设备。

此外,ALD还被广泛应用于微电子和光电子器件的制造中。

比如,ALD可以用于制备高介电常数的薄膜来提高电容的性能;ALD可以制备高质量的铁电薄膜和铁磁薄膜用于存储和传感器器件;ALD还可以制备光学薄膜用于太阳能电池和发光二极管等光电器件。

综上所述,ALD工艺技术是一种能够精确控制膜厚和成分的薄膜制备技术,具有在微电子、光电子、纳米材料等领域广泛应用的优势。

原子层沉积技术在柔性电子器件中的应用

原子层沉积技术在柔性电子器件中的应用

原子层沉积技术在柔性电子器件中的应用近年来,随着柔性电子领域的蓬勃发展,越来越多的关注被放在了柔性电子器件的制造技术上。

原子层沉积技术作为一种强大的薄膜制备技术,正在被广泛应用于柔性电子器件的制造中。

本文将重点介绍原子层沉积技术在柔性电子器件中的应用。

一、原子层沉积技术简介原子层沉积技术(Atomic Layer Deposition,简称ALD)是一种涂覆技术,通过交替沉积两种不同的预体分子,以一层一层交替成长的方式,逐步形成厚度精度高、化学成分均匀、结构致密的薄膜。

ALD技术的主要特点是原子层沉积,即每层薄膜由单原子或分子在表面反应而成。

沉积速度较慢,可控性和可重复性极高,这使得它在微纳制造中得到广泛应用。

同时,ALD技术所需的前体分子可以是非常多样的,因此它能够制备出各种复杂化合物的超薄膜。

二、原子层沉积技术在柔性电子器件中的应用1. 原子层沉积技术在锂离子电池中的应用锂离子电池是柔性电子领域的一个重要组成部分。

在锂离子电池中,正极材料是一种包含锂离子的复杂化合物,而负极材料是碳材料。

为了保证电池的性能和寿命,两种材料的表面通常需要进行涂层。

在制备锂离子电池中,ALD技术能够为正负极材料提供高质量的涂层。

通过ALD技术可以在材料表面沉积高质量的氧化物薄层,能够改善电池的循环性能和容量。

此外,ALD技术还可以制备具有高锂离子扩散性能的薄膜材料,使锂离子电池的充放电速率得到提高。

2. 原子层沉积技术在透明电子器件中的应用透明电子器件是柔性电子领域的另一个焦点。

目前,各种涂层技术已经用于制备透明导电膜,其中最常用的技术是物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,简称PVD)和化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)。

然而,PVD技术和CVD技术在制备透明导电膜时都有一些局限性,比如涂层层次不均、粘附性不好和薄膜厚度不易控制等。

相比之下,ALD技术可以制备高质量的透明导电膜。

原子层沉积系统介绍

原子层沉积系统介绍

原子层沉积系统介绍一、前言原子层沉积系统是一种新型的薄膜制备技术,其优点包括高纯度、高均匀性、可控性强等。

本文将从系统组成、工作原理、应用领域等方面进行详细介绍。

二、系统组成原子层沉积系统主要由以下几个部分组成:1. 基底夹持装置:用于固定待沉积的基底,通常采用石英舟或者旋转靶枪。

2. 沉积室:负责实现气体反应和材料沉积,通常是一个密闭的容器,内部需要保持高真空状态。

3. 反应源:提供反应所需的原料气体,通常采用液态或者固态前驱体进行供给。

4. 气体输送系统:负责将反应源中的气体输送至沉积室中,需要保证输送过程中气体纯度和流量的稳定性。

5. 抽气系统:负责保持沉积室内部的高真空状态,通常采用机械泵和分子泵相结合的方式实现。

6. 控制系统:负责对各个部件进行控制和监测,并且对沉积过程进行实时调节。

三、工作原理原子层沉积系统的工作原理可以简单概括为以下几步:1. 基底表面的预处理:通常采用化学清洗或者热处理等方式,以保证基底表面的干净和光滑。

2. 气体反应:将反应源中的气体输送至沉积室中,通过与基底表面上的官能团发生反应,形成一层薄膜。

这个过程需要控制气体流量和时间,以保证每个原子层都能够均匀地附着在基底表面上。

3. 气体清洗:在每一次沉积之后,需要用惰性气体(如氮气)将沉积室内部的杂质气体清除干净,以保证下一次反应的纯度和可重复性。

4. 重复以上步骤,直到达到所需厚度或者结构。

四、应用领域原子层沉积系统在许多领域都有广泛的应用:1. 微电子学领域:用于制备高品质、高精度的金属导线、电容器等微电子元件。

2. 光电子学领域:用于制备高品质、高透明度的薄膜,如ITO透明导电膜等。

3. 能源领域:用于制备太阳能电池、燃料电池等器件中的关键材料。

4. 生物医学领域:用于制备生物传感器、生物芯片等生物医学器件中的关键材料。

五、总结原子层沉积系统是一种非常重要且发展迅速的新型薄膜制备技术,其应用领域广泛,具有很高的研究和应用价值。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

原子层沉积包覆技术
微纳米颗粒由于小尺寸效应与量子尺寸效应具有许多常见块体材料所没有的物理化学特性,对微纳米颗粒的表面进行进一步的修饰、改性或包覆,使其具有适合应用需求的物理化学特性,是其广泛应用于环境、能源、电子、医疗、军事等领域的基础。

目前微纳米颗粒表面包覆改性主要基于液相技术,包括凝胶法、沉淀法、非均相凝固法、非均匀成核法、化学镀法等。

这些方法工艺流程较为成熟,设备需求较为简单,得到一定程度的工业应用。

然而,液相技术也存在明显的不足,如包覆可控性差,包覆层厚度不均匀、不致密,表面活性剂难于彻底移除等问题,限制了其在一些高精尖、可控性要求严格的领域的应用,因此高效可控的微纳米颗粒包覆技术受到行业的重点关注。

原子层沉积(AtomiCLayer Deposition,ALD)技术是一种基于气相化学反应的薄膜沉积技术,可通过在微纳米颗粒表面沉积薄膜实现颗粒的表面改性,具有优异的均匀一致性和亚纳米厚度可控性,其成膜质量高、组分精确可控,在微电子等领域得到了广泛的工业应用。

运用原子层沉积技术对微纳米颗粒进行表面修饰,可精确控制包覆厚度、组分、形貌等。

在对于包覆层的成分、厚
度、致密性上要求高,或对反应溶剂环境要求苛刻的情况下,ALD较其他方法
有着显著的优势。

ALD对纳米粉末的均匀包覆
原子层沉积技术的原理
ALD是指通过将气相前驱体交替脉冲通入反应室并在沉积基体表面发生气固相化学吸附反应形成薄膜的一种方法。

其一个周期的沉积过程由四个步骤进行:
(1 )第一种反应前驱体气体到达基底表面,发生饱和化学吸附;
(2)第一种前驱体反应物化学吸附完成后,通入吹扫气体,除去过量的反应前驱体和反应过程中的副产物;
(3 )通入第二种反应前驱体气体,使其与基底表面的活性基团发生饱和化学吸附;
(4)待第二种反应前驱体化学吸附完成后,通入吹扫气体,去除过量的反应前驱体和反应副产物。

原子层沉积反应原理示意图
(HALD前驱体的选择
前驱体气体的选择对ALD生长的涂层质量有着至关重要的作用,前驱体需要
满足:
(1)具有足够高的蒸气压,保证其能够充分覆盖或填充基体材料的表面;
(2)具有良好的化学稳定性,防止在反应最高温度限度内发生自分解;
(3)无毒、无腐蚀性,且产物呈惰性,避免阻碍自限制薄膜生长;
(4)反应活性强,能迅速在材料表面进行吸附,并达到饱和,或与材料表面基团快速有效反应。

ALD前驱体主要可以分为两大类:无机物和金属有机物。

其中无机物前驱体包
括单质和卤化物等,金属有机物包括金属烷基,金属环戊二烯基,金属B-2酮,
金属酰胺、金属醛基等化合物。

部分种类的ALD前驱体
02ALD技术特征与优势
通常在一次原子层沉积的反应过程中,对于给定大小的基底,其表面的化学基团的数量一定,化学基团反应所需的前驱体反应物的量一定。

即在一次反应步骤中通入再多的反应前驱体也不会增加薄膜的厚度,这种现象被称为原子层沉积反应的“自限制性〃。

因此,通过原子层沉积技术制备的薄膜在厚度上是精确可控的,其薄膜厚度只取决于反应循环的次数。

而且ALD窗口温度较宽,不同材料的沉积温度能够稳定匹配。

ALD技术主要优势可总结为以下几个方面:
(1 )在纳米尺度上实现薄膜的精确控制;
(2 )优越的表面钝化功能,实现涂层致密、无针孔;
(3 )薄膜生长可在低温(室温到400℃)下进行;
(4)固有的沉积均匀性;
(5)广泛适用于不同形状的基底,除了可用于平面基底表面的薄膜生长之外,也能
用于大曲率表面的球状颗粒、不规则表面的棱边棱角位置和复杂高深宽比器件表面薄膜的生长。

原子层沉积技术应用于锂电池正极材料包覆
用于纳米颗粒包覆的原子层沉积设备
原子层沉积技术在微纳米颗粒表面包覆改性的应用已越来越广,相应的,用于微纳米颗粒表面原子层沉积的设备也经历了不断的发展与革新。

微纳米颗粒的比表面积远大于平面基底,基底表面达到饱和吸附所需要的时间大大延长,同时微纳米颗粒由于表面能而导致的团聚现象也是设备发展过程中必须要考虑的问题。

因此粉末原子层沉积包覆的一大难点就是如何使粉末材料在ALD 前驱体中保持良好的分散并完成高效的包覆,目前用于纳米颗粒表面原子层沉积的设备针对于微纳米颗粒不同方面的问题有着不同的发展方向。

固定床是最简单的实现ALD粉末包覆的方案,设备包括气体及前驱体源供给组件、反应组件和抽气组件,将粉末材料固定在反应器中形成粉末层,通过真空泵的配合使前驱体穿过粉末,实现饱和吸附。

包括德国柏林大学以及美国阿贡实验室均采用这种方法实
现了粉末ALD包覆,但该方法的缺点也很明显, 由于粉末床与前驱体无法充分接触,实现饱和吸附需要较长的时间,故而只能使用很少的粉末进行反应,无法扩大成商业化的方案。

Precursor/ Carrier gas
▲固定床式原子层沉积示意图
04流化床式原子层沉积设备
通常来说粉末样品比表面积较大,需要较长时间的前驱体暴露和惰气清洗。

当大批量包覆时,由于堆积效应,前驱体很难接触到底部粉末表面,从而造成沉积的不均匀性。

而在流化床ALD反应器中,前驱体能与处于流化状态的大量粉末充分接触,从而在保证均匀性的同时大幅提高单批次生产能力。

▲流化床ALD反应器
05脉冲床式原子层沉积设备
针对于流化床式原子层沉积设备在反应过程中会存在鼓泡、沟流、腾涌等缺点及不同粒径颗粒之间原子层沉积工艺无法通用的缺点,脉冲床式原子层沉积设备被设计出来。

在反应腔体的进气口和出气口设置电磁阀形成间歇性的脉冲气流,,使颗粒不断在流化和静止两种状态下进行转换。

06旋转式原子层沉积设备
流化床式原子层沉积反应设备存在前驱体利用率低的问题,为提高前驱体在颗粒原子层沉积反应中的利用率,开发出旋转式原子层沉积设备。

颗粒在重力、气体粘滞力和离心力作用下处于动态平衡,前驱体反应物能够与颗粒表面充分接触,提高前驱体反应物的利用率。

反应过程中不需要使用气流对颗粒进行流化,因此在反应过程中没有清洗阶段,残余的反应前驱体源通过真空泵被抽走。

同时,该设备也可采用前驱体源静态曝光的方法来提高前驱体源的利用
率,适用于纳米级到厘米级粒径范围的颗粒。

(b)

C
A) Reaction chamber
B) Vatves
C) 6 0 Conftet cap D) Porous CyttMer
E) RoUry feedthrough
F) 10 & 1000 Ton Baratrons
G) Gate valve
H) Id pump
▲旋转式原子层沉积设备示意图
07振动式原子层沉积设备
振动式原子层沉积设备采用振动电机提供振动,在原子层沉积反应过程中,
振动电机将振动传递给颗粒,使颗粒在不锈钢颗粒夹持器中不断振动,可用于
在颗粒表面生长高保形性的薄膜。

▲振动原子层沉积设备
08空间隔离原子层沉积设备
传统的原子层沉积工艺将不同前驱体以交替脉冲的形式通入到反应室内,由于中间需要长时间惰气清洗,沉积速率和生产能力受到了极大的限制。

空间原子层沉积方法,采用了空间尺度调控模式,大大增加了薄膜的沉积效率和生产能力。

将不同前驱体、吹扫气体分离到不同的物理区域然后连续不断地通入相应气体,惰性气体在吹扫区域将不同的前躯体区域隔离。

反应前驱体分别在反应腔体的不同部分注入,颗粒在氮气携带下依次经过不同的前驱体反应区域即可完成一个循环的ALD反应。

这种方法气体均匀,能够提高涂层质量的同时也降低设备成本;其次基底的连续移动可缩减装、卸载以及加热和冷却过程中停机的时间,因此在工业化应用方面具有一定的优势。

▲空间隔离原子层沉积设备
09总结
通过原子层沉积技术对微纳米颗粒表面进行改性能够提高微纳米颗粒的
稳定性,拓宽微纳米颗粒的应用范围,但微纳米颗粒的大规模应用仍然受到设备的制约。

目前用于微纳米颗粒的表面改性的原子层沉积技术仍停留在实验室
"小批量”的样品试制中,没有应用于"大批量”的工业化生产中,降低沉积温度、提高沉积速率及实现大规模批量生产,实现原子层沉积设备的进一步提升,是推动微纳米ALD包覆广泛应用的关键。

相关文档
最新文档