原子层沉积系统

       原子层沉积系统（Atomic Layer Deposition，简称ALD）是一种优良的薄膜沉积技术，通过在基底表面逐层沉积原子级厚度的材料来制备高质量、高均匀性的薄膜。它以其精准的厚度控制、优异的保形性（对复杂三维结构的覆盖能力）和低温沉积特性而著称。

一、原子层沉积系统技术参数：

1.腔体材质：全铝铝质腔体；

2.样品台尺寸：处理最大直径4英寸样品；

3.基片加热温度：室温~315℃±1℃；

4.液体源：一路高蒸气压液体氧化剂（H2O或H2O2），3路固体或液体金属源；

5.可变过程压力控制0.1至1.5Torr；

6.ALD阀：Swagelok快速高温ALD专用阀；

7.载气系统：N2，压力30Psi；

8.生长模式：连续和停留沉积模式任意选择；

9.控制系统：16位7英寸彩色触摸屏PLC操作控制；

10.4个世伟洛克热敏ALD阀门；

11.5个高温剂量容积填充阀；

12.带辅助弯头加热器的保形加热套，操作温度室温至150℃；

13.带阀门的50ccSS前体瓶，波纹管密封高温兼容阀;

14.Fujikin金属密封，200sccmMFC流量质量控制器，用于N2或Ar吹扫流量控制；

15.基于双温探头的腔室加热器控制系统和探头故障保险；

16.OEM 2级旋转叶片泵，抽速18 cfm，极限真空3mtorr，包括Flomblin用于PFPE油；

二、原子层沉积系统技术特点

精准控制：薄膜厚度可精确至亚纳米级（0.1 Å/cycle），重复性误差<1%。

高均匀性：在复杂3D结构（如纳米线、多孔材料）表面实现均匀覆盖。

低温工艺：部分机型支持室温至300℃以上，范围沉积，兼容热敏感基材（如聚合物、生物材料）。

前驱体兼容性：支持金属有机化合物、卤化物、等离子体增强（PEALD）等多种反应模式。

原位监测：集成石英晶体微天平（QCM）、椭偏仪或光学反射仪，实时监控薄膜生长。

三、原子层沉积系统应用领域

半导体制造：高介电材料（HfO₂、Al₂O₃）、晶体管栅极、DRAM电容薄膜。

新能源：锂离子电池电极包覆层、燃料电池催化剂涂层。

光电子器件：OLED封装层、光伏器件钝化层。

纳米技术：量子点涂层、MEMS器件防水/防腐蚀膜。

生物医疗：生物传感器表面功能化、植入器械抗菌涂层。

3.1半导体工业

        原子层沉积系统在半导体制造中应用广泛，尤其是在集成电路（IC）和微电子器件的生产中。随着器件尺寸不断缩小至纳米级，ALD能够沉积超薄且均匀的高介电常数（high-k）材料（如HfO₂、Al₂O₃）作为栅极绝缘层，替代传统的SiO₂。此外，它还用于沉积金属（如钨、铜）作为导电层或阻挡层，确保器件性能的稳定性和可靠性。

3.2光电子与显示技术

       原子层沉积系统在光电子领域，ALD被用于制备光学薄膜（如抗反射涂层）和透明导电氧化物（如ZnO、ITO），广泛应用于太阳能电池、LED和OLED显示屏。例如，ALD可以沉积钝化层（如Al₂O₃）以提高太阳能电池的效率，或制备保护层延长器件寿命。

3.3能源存储与转换

       原子层沉积系统在电池和燃料电池领域也有重要应用。例如，在锂离子电池中，ALD可用于沉积电极表面的保护层，防止电解质腐蚀并提高循环稳定性。在催化剂制备中，ALD能够精确调控催化剂颗粒的大小和分布，提升能源转换效率。

3.4生物医学

       原子层沉积系统技术可用于制备生物相容性涂层，应用于医疗器械（如植入物、支架）的表面改性。例如，通过沉积TiO₂或ZrO₂薄膜，可以增强器械的耐腐蚀性和生物相容性，同时减少感染风险。

3.5纳米技术

       原子层沉积系统是制备纳米结构（如纳米管、纳米线）和二维材料（如石墨烯、过渡金属二硫化物）的关键技术。它能够实现原子级精度的表面改性，广泛应用于传感器、纳米电子器件和量子计算研究。

3.6其他工业应用

防护涂层：ALD可沉积耐腐蚀、耐磨损的薄膜，用于航空航天、汽车零件等领域。

MEMS/NEMS：在微纳机电系统（MEMS/NEMS）中，ALD用于制备功能层或牺牲层。

四、目前可以沉积的材料包括：

1）氧化物: Al2O3, TiO2, Ta2O5, ZrO2, HfO2, SnO2, ZnO, La2O3, V2O5, SiO2

2）氮化物: AlN, TaNx, NbN, TiN, MoN, ZrN, HfN, GaN

3）氟化物: CaF2, SrF2, ZnF2

4）金属: Pt, Ru, Ir, Pd, Cu, Fe, Co, Ni

5）碳化物: TiC, NbC, TaC  

6）复合结构材料: AlTiNx, AlTiOx, AlHfOx, SiO2:Al, HfSiOx

7）硫化物: ZnS, SrS, CaS, PbS