原子层沉积培训PPT
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倍耐克 – 卓越的薄膜设备和技术供应商原子层沉积(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)也是一种用于高级纳米技术研究的有效方法。
典型的原子层沉积(ALD)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, 倍耐克公司通过提供开创性应用技术和可接受的购置成本的原子层沉积设备为企业的快速发展提供了必要的条件。
介绍原子层沉积(ALD)可归类于一种化学气相沉积技术。
在该技术开发的初期,它被用于生产纳米叠加结构的绝缘体(Al 2O 3/TiO 2)和薄膜电致发光显示器(TFEL)的硫化锌(ZnS)发光膜。
得益于原子层沉积(ALD)技术的发展,这种显示器在80年代中期开始大规模的生产。
原子层沉积技术特有的属性和工艺的高可重复性是这种显示器能够成功工业化生产的关键因素。
原子层沉积(ALD)是一种成熟的技术,如其在半导体等工业的广泛应用。
事实上,ALD在众所周知的摩尔定律的实现过程中扮演了非常重要的角色。
同时原子层沉积(ALD)技术还引发了许多前所未有的新的应用领域的发展。
今天原子层沉积(ALD)技术已经应用到了各种各样的工业领域,其中包括光伏、光学、化学、水气阻挡层、有机印刷电子、珠宝保护和医疗行业-- 更多的工业领域正处于不断发展中。
原子层沉积(ALD)可以说是纳米技术以及其他材料和薄膜研究的关键组成部分。
原子层沉积(ALD)技术曾被认为是比较慢的、适合具有高附加值的薄膜制备技术;不适用于制备厚的薄膜,如几个微米厚的薄膜,至少不是一种低成本的方法。
实际情况完全相反,原子层沉积(ALD)技术对制备较厚的薄膜没有真正的困难,而且总的生产成本也不高。
大批量,自动化的工艺流程和可靠的,易操作的设备是成功的工业应用的关键。
Beneq的原子层沉积设备是建立在25年苛刻的24/7工业条件下连续生产的经验基础之上的,就像前面提到的TFEL显示器制造。
原子层沉积的原理小伙伴们!今天咱们来唠唠原子层沉积这个超酷的东西。
原子层沉积啊,就像是给原子们安排一场超级有秩序的排队游戏。
想象一下,原子们就像一群调皮的小豆子,不过在原子层沉积这个神奇的过程里,它们可就得乖乖听话啦。
从最基础的来说呢,原子层沉积是一种特殊的薄膜制备技术。
它的特别之处就在于,每次只沉积一层原子哦。
对,你没听错,就一层!这就好比盖房子,不是一下子把所有砖头都堆上去,而是一块一块非常精准地往上垒。
那怎么做到每次只弄一层原子呢?这就涉及到一些超级有趣的化学反应啦。
我们得有两种或者多种前驱体气体。
这些前驱体气体就像是带着原子小豆子们的小火车。
比如说,一种前驱体气体带着一种原子,另一种前驱体气体带着另一种原子。
当第一种前驱体气体进入到反应腔室的时候,它就会吸附在基底的表面。
这个基底呢,就像是小原子们要站上去的小舞台。
这些原子就像小吸盘一样,紧紧地吸附在基底上,整整齐齐地排好队。
不过这个时候,它们的排列还不是最终的样子呢。
然后呢,把多余的第一种前驱体气体给清理掉,就像把那些没有找到位置的小原子火车给开走一样。
接下来,第二种前驱体气体就闪亮登场啦。
第二种前驱体气体里的原子和已经吸附在基底上的原子就会发生反应,这样就形成了一层非常薄的薄膜。
这一层薄膜就像是给基底穿上了一件超级薄的小衣服,而且这件小衣服的厚度那可是精确到原子级别的哦。
这个过程可以不断地重复,一层又一层地往上加。
就像我们给小舞台上的演员不断地加服装道具一样。
每一层原子的沉积都是这么精确、这么有秩序。
这就使得用原子层沉积做出来的薄膜啊,质量超级高。
它的厚度均匀性特别好,就像我们擀面皮一样,擀得平平整整的。
而且薄膜的成分和结构也能够被非常精准地控制。
原子层沉积还有一个很棒的地方呢。
它可以在各种形状复杂的基底上进行薄膜沉积。
不管是那种弯弯绕绕的小零件,还是表面坑坑洼洼的东西,原子层沉积都能像一个超级细心的小工匠一样,把原子一层一层地铺上去。
原子层沉积系统介绍一、什么是原子层沉积系统原子层沉积(Atomic Layer Deposition,简称ALD)是一种薄膜生长技术,它以单个层的厚度为单位,通过交替地引入气态前体分子和气态反应剂在材料表面逐层沉积。
原子层沉积系统(ALD system)指的是用于实施原子层沉积工艺的一系列装置和设备。
二、原子层沉积系统的核心部件原子层沉积系统包括以下核心部件:1. 反应室反应室是原子层沉积系统的核心部件之一,用于容纳材料样品和用于生长薄膜的气体。
反应室通常采用真空环境,以确保反应室内的气体与样品表面发生反应,而不与外界环境发生干扰。
2. 前体分子输送系统前体分子输送系统用于传递以原子层沉积所需的前体分子。
这些前体分子通常以液态或固态形式存储,并通过加热或者气体柱塞等方式进行蒸发或者挥发。
前体分子输送系统必须能够精确地控制前体分子的量,以保证薄膜生长的一致性和可重复性。
3. 反应剂输送系统反应剂输送系统用于传递与前体分子反应的反应剂,以促进薄膜的生长。
反应剂通常是气态的,并且在与前体分子接触时会发生化学反应,使得薄膜生长。
4. 真空系统真空系统用于在反应室中维持恰当的压力和气氛。
通过排除外部气体,真空系统可以提供干净的反应环境,避免与杂质反应。
真空系统通常由气泵、吸附剂和阀门等组成。
5. 控制系统控制系统用于监测和控制原子层沉积系统中各个部件的操作。
它可以实时监测压力、温度、流量等参数,并自动调节前体分子和反应剂的供给,确保薄膜生长的准确性和稳定性。
三、原子层沉积系统的工作原理原子层沉积系统的工作原理基于气相分子间的表面反应,其主要步骤包括:1. 吸附前体分子被引入反应室,并与样品表面发生吸附作用。
吸附程度取决于前体分子与样品表面的亲和力。
2. 易位反应反应室中入口的反应剂分子与已经吸附在样品表面的前体分子进行反应,产生新的产物。
3. 副产物清除副产物或未反应的前体分子会与反应剂一起被排出反应室,以确保下一个周期开始时的表面完全干净。
原子层沉积技术原理及其应用原子层沉积(Atomic Layer Deposition,ALD)是一种基于化学气相沉积(CVD)的高精度薄膜沉积技术。
它通过将物质材料以单原子膜的形式一层一层的沉积在衬底表面,实现了对薄膜厚度的精确控制。
原子层沉积的原理是,将两种或更多种前体化学品分别包含被沉积材料的不同元素,一次一种地分别引入到衬底表面。
每个前体使表面饱和,形成单层材料。
在沉积过程中,反应前驱体是交替沉积的,新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的,每次反应只沉积一层原子。
这种自限制生长的特点使得薄膜能够共形且无针孔地沉积到衬底上。
原子层沉积的一个周期可以分为四个步骤:1)向基底通入第一种前驱气体,与基体表面发生吸附或化学反应;2)用惰性气体冲洗剩余气体;3)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;4)再次用惰性气体将多余的气体冲走。
前驱体的选择对ALD生长的涂层质量有着至关重要的作用,需要满足的条件包括:在沉积温度下具有足够高的蒸气压,保证其能够充分覆盖填充基底材料表面;良好的热稳定性和化学稳定性,防止在反应最高温度限度内发生自分解;高反应活性,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;无毒、无腐蚀性,且副产物呈惰性,避免阻碍自限制薄膜生长。
原子层沉积技术具有以下特点与优势:1. 极好的三维保形性:ALD可以生成与原来基底形状一致的薄膜,即薄膜可以均匀地沉积在类似凹面的表面上。
因此,适用于不同形状的基底。
2. 均匀的三维薄膜、形状和原来一致、保形性,是ALD技术的独特优势。
3. 高平整性:表面无针孔,自下而上的生长机制决定了薄膜的无针孔性质,这对于阻挡和钝化应用是有价值的。
4. 极好的附着性:前驱体与基底表面的化学吸附保证了极好的附着性。
5. 低热预算(淀积温度低):可在低温(室温至400℃)下进行薄膜生长,这对温度有限制的聚合物器件和生物材料涂层非常有吸引力。
原子层沉积法的原理
嘿,朋友们!今天咱就来好好唠唠原子层沉积法的原理。
你想啊,原子层沉积法就像是一个超级细心的建筑师!它一层一层地堆积材料,打造出极其精密的结构。
比如说在制造芯片的时候,那可真是精细活儿呀,原子层沉积法就能精确地把原子一个一个地放好,就像给芯片穿上了一件量身定制的完美外衣!
它的原理其实并不复杂,简单来说呢,就是两种反应物交替地与基底表面发生反应,每次只沉积一层原子。
这就好像是跳舞一样,两种反应物轮流上前,精确地完成自己的动作,一步都不能错!比如说一种反应物先来,“啪”地粘在基底上,然后另一种反应物紧接着过来,和它完美结合。
再打个比方吧,原子层沉积法就像是在搭积木,一块一块地往上垒,每一块都放得恰到好处。
哎呀,那真是太神奇了!想象一下,如果没有这种精确的方法,我们能制造出那么厉害的高科技产品吗?
假设你要做一个超级薄、超级平整的薄膜,原子层沉积法就能大显身手啦!它能保证每层都那么薄、那么均匀,比你精心擀的饺子皮还均匀呢!咱
就是说,它咋这么厉害呢?它就像是一个技艺高超的大师,把一切都掌控得死死的。
咱不得不感叹,科技的力量真是强大啊!原子层沉积法就是这样一个让人惊叹的技术,它让我们的生活变得更加丰富多彩,让那些以前觉得不可能的事情都变成了现实。
它就是科技世界里的一颗璀璨明星!结论就是:原子层沉积法真的太牛了!。
原子层沉积为前驱体气体扩散、吸附和反应的耦合过程,沉积工艺中前驱体暴露时间、气压、温度以及高深宽比结构尺寸等参数设置直接影响被沉积薄膜厚度和台阶覆盖性,通过原子层沉积过程模型分析,可确定工艺优化方向。
(1)基于菲克定律的原子层沉积前驱体扩散模型假设气相前驱体分子是高纯气体,理想情况下,假设气体浓度保持恒定,则为稳态扩散,则根据菲克第一定律,其扩散通量表示为:d ()dz z J Dρ=(1.1)定义为单位时间垂直通过扩散方向Z 的单位面积的物质的流量,其中J 为扩散通量,D 为扩散系数(负值,表示扩散由高浓度自发向低浓度转化),ρ为扩散物质的质量浓度,Z 为扩散方向。
ρ与z 为线性关系,随着z 的增加ρ增加,即浓度梯度增加,斜率为正。
而扩散的方向正好从高浓度向低浓度进行,于是在前加负号。
由公式可知,扩散物质的质量浓度随着扩散方向的变化函数,对于高深宽比结构,则表示随着扩散深度的增加,扩散浓度不断变化。
但实际情况下,气体扩散过程是非稳态过程,即气体浓度与时间也存在依赖关系,表示为ρ(t ,z ),数学上,这个扩散由菲克第二定律描述,即在距离z 处,浓度随时间的变化率等于扩散通量随距离的变化,这是一个典型的偏微分方程。
2222d (,)d()dt dzd (,)d d (,)dz dt dz d (,)d (,)dt dz d (,)d (,)dt dz t z J t z Dt z t z t z Dt z t z Dρρρρρρρ=⇒=⇒=⇒=()(1.2)(2)一阶不可逆朗格缪尔行为原子层沉积工艺为单分子层沉积,因此,在两种前驱体发生化学反应之前,首先是发生气体与固体表面的吸附,根据朗格缪尔单分子层吸附理论, 11(g)k ad k G SG -+(1.3)G (g)、S 、k 1、和k -1分别代表气体、固体表面、吸附率和解吸率,吸附与脱附是动态平衡过程,当k 1大于k -1时表现为吸附,随着吸附量增加,表面上未被气体分子吸附的地方越来越少,吸附率下降,反之,当固体表面被气体分子覆盖程度逐渐增大,分子解吸率提高,最后达到动态平衡过程,即k 1=k -1。