原子層沉積,ALD是一種適合于研制最新的和前沿性的產(chǎn)品的薄膜制備技術(shù)。原子層沉積ALD也是一種用于納米技術(shù)研究的有效方法。典型的原子層沉積應(yīng)用是在各種尺寸和形狀的基底上沉積高精度、無針孔、高保形的納米薄膜。
原子層沉積技術(shù)使用氣相的反應(yīng)物,通過控制氣路系統(tǒng),交替通入氣相反應(yīng)物(即前驅(qū)體)到反應(yīng)室中,在基底表面發(fā)生化學反應(yīng),由反應(yīng)進行的周期數(shù)控制沉積層數(shù),一層一層的沉積。利用反應(yīng)物表面反應(yīng)的自飽和性和不可逆性,使得每次只在表面吸附上一層前驅(qū)體,從而實現(xiàn)原子層尺度可控的薄膜沉積。在沉積某一種物質(zhì)時,一個周期的沉積分為4步:第一步,將前驅(qū)體A通入反應(yīng)器,前驅(qū)體A在基底表面發(fā)生足量吸附(產(chǎn)生副產(chǎn)物);第二步,通過抽氣或惰性氣體沖洗將多余的前驅(qū)體A和副產(chǎn)物排除;第三步,將前驅(qū)體B通入反應(yīng)器,與之前由前驅(qū)體A形成的表面結(jié)構(gòu)進行充分化學反應(yīng)(產(chǎn)生副產(chǎn)物)得到前驅(qū)體A發(fā)生化學吸附所需要的表面結(jié)構(gòu),從而使得反應(yīng)能夠重復(fù)進行下去;第四步,通過抽氣或惰性氣體沖洗將多余的前驅(qū)體B和副產(chǎn)物排除。
這樣每一個周期生長原子層尺度的薄膜,由不同的重復(fù)周期數(shù)來得到所需要的厚度。這樣就可以在原子尺度控制所生成的薄膜的厚度,這正是該技術(shù)被稱為原子層沉積的原因。但需要有滿足一定條件的反應(yīng)物才能進行相應(yīng)材料的原子層沉積,然而經(jīng)過多年發(fā)展,原子層沉積能夠制備的材料已經(jīng)十分豐富,包括金屬單質(zhì)、C、Si以及各種氮化物、氧化物、硫化物等。