粉末材料因為較高的比表面積和表面缺陷的限制,存在易團聚,壽命短等缺陷,制約了其應用的發(fā)展。為了克服這些缺陷,采用粉體表面改性的方式可極大程度的提升。傳統(tǒng)的液相包覆或氣相包覆手段都無法實現(xiàn)均勻以及厚度的精密控制,限制了包覆技術(shù)的進一步發(fā)展。
原子層沉積技術(shù)(ALD)是一種自限制性的化學氣相沉積手段,通過將目標反應拆解為若干個半反應,實現(xiàn)表面涂層的原子層級厚度控制(0.1-100nm)。
利用該技術(shù)制備的涂層具有:共形,無針孔,均勻的特點,而利用原子層沉積方法在粉末表面構(gòu)筑涂層的方式被稱為——粉末/顆粒原子層沉積(PALD)。使用該法可以制備金屬單質(zhì),金屬氧化物,氮化物,硫化物,磷酸鹽,多元化合物以及有機聚合物等涂層。
與同質(zhì)量或體積的平面樣品相比,粉末材料的比表面積會高出幾個數(shù)量級。而想要實現(xiàn)粉末表面的全覆蓋,ALD反應的時間會更長,單周期反應時間會從分鐘到小時不等。更長的反應時間決定了更大量的前驅(qū)體消耗(單周期多次加藥)以及對反應物及產(chǎn)物的在線監(jiān)測。而平面ALD設備的腔室盡可能設計的小,同時由于半導體ALD工藝較快的反應周期,一般會選擇測試鍍層厚度或質(zhì)量的變化,而不會監(jiān)測反應物和產(chǎn)物的變化,但這并不適用于粉末樣品。粉末ALD設備會考慮到大批量單次加藥的需求,并利用在線質(zhì)譜實時監(jiān)測反應過程中前驅(qū)體以及產(chǎn)物的變化,從而判斷涂層生長的狀況。