氧(yang)化(hua)(hua)铝(lv)薄膜是(shi)一种重要的功能薄膜材料,由于具有(you)较(jiao)高(gao)的介(jie)电(dian)常数、高(gao)热导(dao)率、抗辐照损伤能力(li)(li)强、抗碱离子(zi)(zi)渗(shen)透(tou)能力(li)(li)强以(yi)(yi)及(ji)在很宽的波长范(fan)围内透(tou)明(ming)等诸多优异的物理、化(hua)(hua)学性能,使其(qi)在微电(dian)子(zi)(zi)器(qi)件(jian)、电(dian)致发光(guang)(guang)器(qi)件(jian)、光(guang)(guang)波导(dao)器(qi)件(jian)以(yi)(yi)及(ji)抗腐蚀(shi)涂层等众多领域(yu)有(you)着广泛(fan)的应用(yong)。下文一起来看(kan)看(kan)它的应用(yong)案例及(ji)工艺(yi)手段都有(you)哪些。
一、应(ying)用案(an)例
1、太(tai)能能电池背面(mian)钝(dun)化薄膜
PERC(PassivatedEmitterandRearCell),即钝化(hua)发射极和背面(mian)电(dian)(dian)池(chi)(chi)技术,最早在1983年由澳(ao)大利亚科学家MartinGreen提D出,目(mu)前(qian)正在成为太阳(yang)电(dian)(dian)池(chi)(chi)新一代的(de)常规技术,目(mu)前(qian),PERC电(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)转(zhuan)(zhuan)换效率已达到20%。PERC技术是PERC电(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)核心工艺,其工作原理是通过电(dian)(dian)池(chi)(chi)背面(mian)添加的(de)电(dian)(dian)介质钝化(hua)层通过反射部(bu)分(fen)透过电(dian)(dian)池(chi)(chi)但未产生能量的(de)红光(guang),以(yi)此提高转(zhuan)(zhuan)换效率。
图例:标(biao)准光伏电池(chi)与PERC电池(chi)
PERC电池(chi)背面钝化(hua)技(ji)术有多种实现方(fang)法,目前以(yi)使用氧化(hua)铝制作(zuo)背面钝化(hua)薄膜为主流方(fang)法。产业化(hua)沉积薄膜的(de)技(ji)术手段主要有以(yi)Solaytec、韩华(hua)新能源等厂商为代(dai)表(biao)的(de)原(yuan)子(zi)层沉积(ALD)方(fang)式(shi)(shi),及以(yi)瑞(rui)士MeyerBurger为代(dai)表(biao)的(de)板(ban)式(shi)(shi)(PECVD)沉积方(fang)式(shi)(shi)。
图(tu)例:安装(zhuang)于美国德克(ke)萨斯州(zhou)发电站的韩华(hua)太(tai)阳能(neng)光伏组件
2、食品(pin)/药品(pin)/电子(zi)封装(zhuang)等高阻隔薄膜
当在有(you)机薄膜表面沉积纳(na)米(mi)级的(de)无机物后(hou),PVC中邻苯类的(de)增(zeng)塑剂迁移(yi)量(liang)将由基膜的(de)16.2%下降到(dao)2.4%,低于欧盟3%的(de)标(biao)准(zhun),食品(pin)(pin)安全(quan)性大大提(ti)高。阻(zu)隔包装是指(zhi)采用具(ju)有(you)阻(zu)隔氧和(he)水蒸(zheng)汽渗透的(de)材料对(dui)产品(pin)(pin)进(jin)行包装,以(yi)达到(dao)延长(zhang)食品(pin)(pin)、药品(pin)(pin)、化妆(zhuang)品(pin)(pin)和(he)对(dui)环境敏(min)感的(de)物品(pin)(pin)的(de)保(bao)(bao)质期和(he)货架寿命的(de)目的(de),确保(bao)(bao)其在贮存(cun)、运输和(he)商品(pin)(pin)分销时保(bao)(bao)鲜(xian)、保(bao)(bao)味(wei)、保(bao)(bao)质和(he)安全(quan)。
第一代阻(zu)(zu)隔包(bao)(bao)装材料主要(yao)为有机(ji)薄(bo)(bo)(bo)膜(mo),如PE、PP、PET、PVDC、PVC等。其(qi)使用(yong)(yong)方便、成本低、用(yong)(yong)量大(da),但是(shi)较(jiao)低的(de)阻(zu)(zu)隔性(xing)能使其(qi)应用(yong)(yong)范围受(shou)到限(xian)制。第二代阻(zu)(zu)隔包(bao)(bao)装材料采用(yong)(yong)铝箔或(huo)蒸(zheng)镀薄(bo)(bo)(bo)膜(mo)铝作(zuo)为阻(zu)(zu)隔层。这(zhei)类阻(zu)(zu)隔薄(bo)(bo)(bo)膜(mo)的(de)工艺相对简单,对空气、水分(fen)阻(zu)(zu)隔性(xing)也(ye)较(jiao)高,如在PET、BOPP等膜(mo)上(shang)镀3~5μm铝膜(mo),可使O2透过(guo)率下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)10倍以(yi)上(shang),水蒸(zheng)汽透过(guo)率下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)6~8倍。第三代阻(zu)(zu)隔包(bao)(bao)装材料,即在有机(ji)薄(bo)(bo)(bo)膜(mo)表面蒸(zheng)镀或(huo)化学(xue)气相沉(chen)积(ji)氧化物高阻(zu)(zu)隔薄(bo)(bo)(bo)膜(mo)。
镀氧(yang)(yang)化硅(gui)和镀氧(yang)(yang)化铝薄膜透明性(xing)(xing)好,阻氧(yang)(yang)、阻湿等性(xing)(xing)能非(fei)常优秀,但由于设(she)备(bei)投资(zi)极(ji)其昂贵(gui),加之加工技术难度(du)很(hen)高,故产(chan)品成本极(ji)高。
产(chan)品(pin)案例(li):
图例:Barrialox™是一(yi)种(zhong)无色透明的阻隔膜(mo),通过在PET薄膜(mo)上沉积氧(yang)化(hua)铝制成,可有(you)效阻挡氧(yang)气和(he)水蒸气。用于各(ge)种(zhong)应用,例如蒸煮袋;非(fei)导(dao)电(适(shi)用于微(wei)波和(he)金(jin)属(shu)探测(ce)器);非(fei)导(dao)电(适(shi)用于微(wei)波和(he)金(jin)属(shu)探测(ce)器)(来源:TORAYAdvancedFILM)
3、机械领域(yu)中的应用
氧(yang)化(hua)(hua)铝(lv)薄膜(mo)机械(xie)强度(du)(du)高(gao)、硬度(du)(du)高(gao)(莫(mo)式硬度(du)(du)9)、耐磨(mo)、抗蚀、高(gao)温稳定性(xing)好(hao)、化(hua)(hua)学惰性(xing)强被(bei)广泛应用(yong)于工模具(ju)和机械(xie)零件得到广泛应用(yong)。磨(mo)损(sun)是机械(xie)系统失效的(de)主要原因之一,通过在(zai)零件表面涂上耐磨(mo)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)铝(lv)陶瓷涂层可以让零件具(ju)有优秀的(de)抗磨(mo)损(sun)能力。
汽车发动机活塞的磨损比较严重,需要经常更(geng)换,既不方便又(you)不经济。将活塞环槽上(shang)镀上(shang)一(yi)层陶(tao)瓷膜,使(shi)之(zhi)耐磨性得到提(ti)高,从而延长使(shi)用(yong)寿(shou)命。这种方法应用(yong)于重载柴油机活塞上(shang)将更(geng)有实际意义。
具有各种类型氧化铝涂(tu)层(ceng),例如纯κ-Al2O3、κ-和α-Al2O3的混合物(wu)以及(ji)极粗粒(li)化的α-Al2O3涂(tu)层(ceng)的硬质合金切(qie)削(xue)刀具已以工业规(gui)模生产许(xu)多年。
氧化铝薄膜的(de)氢气渗透率极低,镀于在(zai)氢气环境中工作的(de)设备表面(mian),可有效防(fang)止氢脆现(xian)象的(de)发生。
其他
杜邦(bang)公司(DuPont)采(cai)(cai)用(yong)(yong)ALD(原子(zi)层沉(chen)积(ji)法(fa))制备厚度25nm的(de)(de)氧化铝薄(bo)膜(mo)作(zuo)为有机电致发(fa)光二极(ji)管(OLED)的(de)(de)气体扩散阻隔层,大(da)大(da)地提(ti)高了OLED的(de)(de)发(fa)光寿命;美国Corning公司在DLP显(xian)示(shi)(shi)芯片DMD的(de)(de)封装中采(cai)(cai)用(yong)(yong)ALD的(de)(de)氧化铝薄(bo)膜(mo)作(zuo)为密(mi)封层等;氧化铝薄(bo)膜(mo)因(yin)其折射(she)率(lv)低,透(tou)光范围宽(kuan),是一种(zhong)常(chang)用(yong)(yong)的(de)(de)增透(tou)薄(bo)膜(mo)材(cai)(cai)料(liao);和(he)其他薄(bo)膜(mo)材(cai)(cai)料(liao)组成的(de)(de)红外反射(she)膜(mo)系可以透(tou)过可见光,反射(she)红外光,对人体能起到保(bao)护作(zuo)用(yong)(yong),广泛用(yong)(yong)于汽(qi)车及建筑物的(de)(de)玻璃表面(mian);氧化铝薄(bo)膜(mo)作(zuo)为一种(zhong)宽(kuan)禁带发(fa)光材(cai)(cai)料(liao),发(fa)光范围较大(da),可实(shi)现平板(ban)显(xian)示(shi)(shi)的(de)(de)全色显(xian)示(shi)(shi),在平板(ban)显(xian)示(shi)(shi)中具有广阔(kuo)的(de)(de)应用(yong)(yong)前(qian)景(jing)。
二、工艺(yi)手段(duan)
氧化(hua)铝薄膜的(de)制备(bei)方法(fa)有(you)很多种(zhong),如(ru):磁控(kong)溅(jian)射、离(li)子束辅助沉(chen)(chen)(chen)积(ji)(ji)(IBAD)、脉冲激(ji)光沉(chen)(chen)(chen)积(ji)(ji)(PLD)、电(dian)子束物(wu)理气相沉(chen)(chen)(chen)积(ji)(ji)、化(hua)学气相沉(chen)(chen)(chen)积(ji)(ji)(CVD)、原子层沉(chen)(chen)(chen)积(ji)(ji)(ALD)和(he)溶(rong)胶-凝(ning)胶(Sol-Gel)等(deng)。
1、物(wu)理气相沉(chen)积
A、磁(ci)控溅(jian)射沉积
磁控溅(jian)(jian)(jian)射(she)(she)具有溅(jian)(jian)(jian)射(she)(she)镀(du)膜(mo)速(su)度(du)快,膜(mo)层(ceng)致密,附着性(xing)好等(deng)特点(dian),很适合于大批量,高(gao)效率(lv)工业(ye)生(sheng)产等(deng)显著优点(dian)应用(yong)日趋广泛(fan),成(cheng)为工业(ye)镀(du)膜(mo)生(sheng)产中(zhong)最(zui)主要的(de)技术(shu)之(zhi)一(yi)(yi)。溅(jian)(jian)(jian)射(she)(she)镀(du)膜(mo)的(de)原理是稀薄气(qi)(qi)体(ti)(ti)在(zai)异(yi)常(chang)辉光(guang)放电(dian)产生(sheng)的(de)等(deng)离(li)(li)(li)子(zi)体(ti)(ti)在(zai)电(dian)场的(de)作用(yong)下,对阴极靶(ba)材表(biao)面进(jin)行(xing)轰击,把靶(ba)材表(biao)面的(de)分子(zi)、原子(zi)、离(li)(li)(li)子(zi)及电(dian)子(zi)等(deng)溅(jian)(jian)(jian)射(she)(she)出来,被溅(jian)(jian)(jian)射(she)(she)出来的(de)粒(li)子(zi)带有一(yi)(yi)定的(de)动能,沿(yan)一(yi)(yi)定的(de)方向射(she)(she)向基体(ti)(ti)表(biao)面,在(zai)基体(ti)(ti)表(biao)面形(xing)成(cheng)镀(du)层(ceng)。用(yong)这(zhei)种技术(shu)制备氧化(hua)铝(lv)(lv)膜(mo)时一(yi)(yi)般都以纯铝(lv)(lv)为靶(ba)材,溅(jian)(jian)(jian)射(she)(she)用(yong)的(de)惰性(xing)气(qi)(qi)体(ti)(ti)通(tong)常(chang)选择氩气(qi)(qi)(Ar),因(yin)为它的(de)溅(jian)(jian)(jian)射(she)(she)率(lv)最(zui)高(gao)。用(yong)氩离(li)(li)(li)子(zi)轰击铝(lv)(lv)靶(ba)并通(tong)入(ru)氧气(qi)(qi),溅(jian)(jian)(jian)射(she)(she)出的(de)铝(lv)(lv)离(li)(li)(li)子(zi)和(he)电(dian)离(li)(li)(li)得到的(de)氧离(li)(li)(li)子(zi)沉积(ji)到基片上从(cong)而得到氧化(hua)铝(lv)(lv)膜(mo)。
按(an)磁(ci)(ci)控(kong)(kong)溅(jian)(jian)(jian)射中使用的(de)离子源不同,磁(ci)(ci)控(kong)(kong)溅(jian)(jian)(jian)射方法(fa)有(you)以下几种:①直流反应(ying)磁(ci)(ci)控(kong)(kong)溅(jian)(jian)(jian)射;②脉(mai)冲磁(ci)(ci)控(kong)(kong)溅(jian)(jian)(jian)射;③射频磁(ci)(ci)控(kong)(kong)溅(jian)(jian)(jian)射;④微波-ECR等离子体(ti)增强磁(ci)(ci)控(kong)(kong)溅(jian)(jian)(jian)射;⑤交(jiao)流反应(ying)磁(ci)(ci)控(kong)(kong)溅(jian)(jian)(jian)射等。目前国际(ji)上最广泛使用的(de)是脉(mai)冲非平衡磁(ci)(ci)控(kong)(kong)溅(jian)(jian)(jian)射方法(fa),这主要(yao)是因为传统磁(ci)(ci)控(kong)(kong)系统中存在制(zhi)备(bei)大面积(ji)、多组分、致密、高质量薄膜(mo)的(de)困难问(wen)题(ti),而利用非平衡磁(ci)(ci)控(kong)(kong)系统就可有(you)效解决此问(wen)题(ti)。
B、真空蒸发沉(chen)积
真(zhen)空(kong)蒸(zheng)发法是最简(jian)单的一(yi)种(zhong)物(wu)理气相沉(chen)积方法,可在(zai)各种(zhong)基(ji)底(di)(di)上沉(chen)积氧(yang)化铝薄膜(mo),蒸(zheng)发材(cai)料为(wei)氧(yang)化铝化合(he)物(wu)。用一(yi)定(ding)能量的电(dian)子束轰击(或采用高(gao)频磁场加(jia)热或激(ji)光束聚(ju)焦)氧(yang)化铝陶瓷使其气化,在(zai)衬底(di)(di)表面凝结(jie)成膜(mo)。真(zhen)空(kong)蒸(zheng)发方法简(jian)单便(bian)利、易于操作(zuo)、成膜(mo)速度快、效率高(gao),但(dan)形(xing)成的薄膜(mo)与基(ji)底(di)(di)结(jie)合(he)较差,工艺(yi)重复性不佳。
C、脉冲(chong)激光沉积(PLD)
PLD是将准(zhun)分子脉(mai)冲(chong)激光器所(suo)产(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的高(gao)功率脉(mai)冲(chong)激光束聚(ju)焦作用(yong)于铝靶(ba)表面(mian),使铝靶(ba)表面(mian)产(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)温及熔蚀(shi),并(bing)(bing)进一步产(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)温高(gao)压等离子体,这种等离子体定(ding)向(xiang)局域膨胀发射并(bing)(bing)在衬(chen)底上沉积(ji)(ji)而形(xing)成氧化铝薄膜(mo)。脉(mai)冲(chong)激光沉积(ji)(ji)技术(shu)具有很多优点(dian),主(zhu)要包括沉积(ji)(ji)速率高(gao)、过程容易控制等,但该方(fang)法也存(cun)在沉积(ji)(ji)过程能量高(gao)、沉积(ji)(ji)面(mian)积(ji)(ji)小等缺点(dian)
D、微弧(hu)氧化沉积
微弧氧化(hua)又称为等离子体氧化(hua)或阳极(ji)火(huo)化(hua)沉积,它不同于(yu)普通的阳极(ji)氧化(hua),而是一种(zhong)在Al、Mg、Ti、Zr等有色金属表面上,于(yu)非(fei)法拉第区进行火(huo)化(hua)放(fang)电(dian),原位生(sheng)长陶(tao)(tao)瓷氧化(hua)膜(mo)的新技术。放(fang)电(dian)瞬间(jian)高温可(ke)达8000K以上,生(sheng)成一种(zhong)性能类(lei)似于(yu)烧(shao)结碳(tan)化(hua)物的氧化(hua)铝(lv)陶(tao)(tao)瓷膜(mo)。这(zhei)种(zhong)方法的特点是膜(mo)的耐磨性好,但(dan)膜(mo)表面粗糙。
E、电(dian)子束物理气相沉积(ji)
将(jiang)氧(yang)化(hua)铝细粉与粗粉按一定比例混合(he)制成(cheng)氧(yang)化(hua)铝陶(tao)瓷棒,作为蒸(zheng)发源。用一定能(neng)量的(de)电子束轰(hong)击氧(yang)化(hua)铝陶(tao)瓷棒使其蒸(zheng)发,在(zai)衬底上(shang)沉积得到氧(yang)化(hua)铝膜。这种(zhong)方法严格控(kong)(kong)制的(de)工艺参(can)数较少,操作和(he)控(kong)(kong)膜生长相对(dui)容易,制备的(de)薄膜不会产生很多(duo)不可(ke)控(kong)(kong)杂质,适合(he)制备热阻挡(dang)层(ceng)。
2、化学气相沉积(ji)
A、等(deng)离(li)子体增(zeng)强(qiang)化学(xue)气(qi)相沉积PECVD
等离子(zi)体增强化(hua)学气相(xiang)沉积(PECVD)技术是利(li)用低温等离子(zi)体作能(neng)量源(yuan),衬(chen)底(di)置于(yu)低气压下辉光放电的(de)(de)阴极(ji)上(shang),利(li)用辉光放电(或(huo)加发热体)使衬(chen)底(di)升温到(dao)预设的(de)(de)温度,然后通(tong)入适量的(de)(de)反应气体,经(jing)一系列化(hua)学反应和等离子(zi)体反应,在衬(chen)底(di)表面形成(cheng)固态(tai)薄(bo)膜。
氧化(hua)铝薄(bo)膜(mo)的(de)制备是将携带有铝的(de)化(hua)合(he)物(wu)的(de)氩气与(yu)(yu)反(fan)应(ying)气体(ti)氧气混合(he)进入(ru)反(fan)应(ying)室,借助等(deng)离(li)子(zi)(zi)体(ti)的(de)能(neng)量发生(sheng)化(hua)学反(fan)应(ying)或(huo)等(deng)离(li)子(zi)(zi)体(ti)反(fan)应(ying)沉(chen)积(ji)生(sheng)成(cheng)薄(bo)膜(mo)。PECVD与(yu)(yu)其它CVD方(fang)法(fa)区别在于等(deng)离(li)子(zi)(zi)体(ti)中(zhong)含有大量高(gao)能(neng)量的(de)电(dian)子(zi)(zi),可以提供过程所需(xu)的(de)激活能(neng),电(dian)子(zi)(zi)与(yu)(yu)分(fen)子(zi)(zi)的(de)碰撞可以促进气体(ti)分(fen)子(zi)(zi)的(de)分(fen)解、化(hua)合(he)、激发和电(dian)离(li),生(sheng)成(cheng)活性很高(gao)的(de)各种化(hua)学基(ji)团,显著降低薄(bo)膜(mo)沉(chen)积(ji)所需(xu)的(de)温度。PECVD法(fa)可在低温下稳定连续地(di)成(cheng)膜(mo),热损失(shi)小(xiao),抑制了与(yu)(yu)基(ji)片物(wu)质的(de)反(fan)应(ying)。
B、液(ye)体源化(hua)学(xue)气(qi)相沉(chen)积
这种(zhong)技术是指(zhi)将(jiang)含铝的有(you)机(ji)金属(shu)物溶(rong)解在有(you)机(ji)溶(rong)剂中作(zuo)为液体(ti)(ti)源,然后将(jiang)这种(zhong)源用超声(sheng)波喷射以气雾剂的形式(shi)(shi)或(huo)溶(rong)滴注(zhu)入的形式(shi)(shi)引入到反(fan)应室中进(jin)行沉(chen)(chen)积(ji)得到氧化铝膜。第一(yi)种(zhong)形式(shi)(shi)适(shi)合沉(chen)(chen)积(ji)用于磁存储(chu)和气体(ti)(ti)传感器上的膜,后者(zhe)适(shi)合沉(chen)(chen)积(ji)电(dian)介质膜.
C、金属有机(ji)物化(hua)学气相沉(chen)积
MOCVD基本原理(li)是采用Ⅲ、Ⅱ族元素(su)的(de)有机(ji)化合物和Ⅴ、Ⅵ族元素(su)的(de)氢化物等(deng)作为(wei)生长源材料以(yi)热(re)分解反应在(zai)衬底上进行(xing)气相(xiang)外延生长族化合物半导体以(yi)及它们的(de)多元固溶体的(de)薄(bo)层(ceng)单层(ceng)。
MOCVD方(fang)法制(zhi)备氧(yang)(yang)化(hua)铝薄(bo)膜(mo)(mo)是将(jiang)铝的(de)金属有机物气(qi)(qi)化(hua)后(hou)利用载(zai)气(qi)(qi)(一般为氩(ya)气(qi)(qi))通(tong)入反(fan)应(ying)室(shi)和氧(yang)(yang)气(qi)(qi)发生(sheng)(sheng)化(hua)学反(fan)应(ying),反(fan)应(ying)的(de)生(sheng)(sheng)成(cheng)物沉积到(dao)衬底上从(cong)而形成(cheng)氧(yang)(yang)化(hua)铝薄(bo)膜(mo)(mo)。目(mu)前用于制(zhi)氧(yang)(yang)化(hua)铝薄(bo)膜(mo)(mo)的(de)MOCVD方(fang)法主要有3种(zhong):低压(ya)MOCVD、等离子体增强MOCVD和光(guang)辅助MOCVD。
MOCVD方法的优点是(shi):可以合成组分按任意比(bi)例组成的人工合成材料(liao),沉(chen)积速率(lv)高,均匀性好,重复性好,沉(chen)积温(wen)度低,所有(you)工艺参数(shu)都(dou)可独立控(kong)制;缺点是(shi)存(cun)在(zai)原材料(liao)的纯度、稳定性及毒性问题。
3、溶胶-凝(ning)胶法
溶(rong)胶(jiao)(jiao)-凝(ning)胶(jiao)(jiao)法(Sol-Gel)的(de)基(ji)本原理(li)(li)是(shi)将金(jin)属醇盐或(huo)无机化(hua)合物(wu)溶(rong)于溶(rong)剂中(zhong)形(xing)成(cheng)均匀(yun)的(de)溶(rong)液(ye),溶(rong)质与溶(rong)剂产生水(shui)解(jie)或(huo)醇解(jie)反应(ying)(ying),反应(ying)(ying)生成(cheng)物(wu)聚集成(cheng)几个纳米左(zuo)右的(de)粒子并形(xing)成(cheng)溶(rong)胶(jiao)(jiao),进行涂膜处(chu)理(li)(li),经凝(ning)胶(jiao)(jiao)化(hua)及干(gan)(gan)燥(zao)处(chu)理(li)(li)后(hou)得到干(gan)(gan)凝(ning)胶(jiao)(jiao)膜,再经热处(chu)理(li)(li)生成(cheng)氧化(hua)物(wu)或(huo)其它化(hua)合物(wu)固(gu)体(ti)的(de)方法。利用溶(rong)胶(jiao)(jiao)-凝(ning)胶(jiao)(jiao)法(Sol-Gel)制(zhi)备(bei)氧化(hua)铝薄(bo)膜时,通常以铝醇盐为先驱物(wu),水(shui)为溶(rong)剂,硝酸(或(huo)盐酸)为胶(jiao)(jiao)溶(rong)剂。
溶胶凝胶法(fa)制备薄(bo)膜(mo)的(de)方法(fa)有(you):浸渍(zi)法(fa);旋覆法(fa);喷涂(tu)法(fa)和简单刷涂(tu)法(fa)等。溶胶凝胶法(fa)的(de)优点(dian)是工艺设(she)备简单,可以大(da)面积在各(ge)种不(bu)同形状、不(bu)同材(cai)料的(de)基底上制备薄(bo)膜(mo),可有(you)效控制薄(bo)膜(mo)成分及微观结(jie)构。缺点(dian)是制得的(de)薄(bo)膜(mo)与(yu)基体结(jie)合力差,成本相对(dui)较高,制备过程时间较长。
4、原子层沉积(ALD)
原(yuan)子(zi)层沉积(Atomiclayerdeposition,ALD),又称原(yuan)子(zi)层外延(yan)方(fang)法,最初是(shi)由芬兰科学(xue)家提出并用于多(duo)晶荧光材料ZnS:Mn以及非晶Al2O3绝缘膜的(de)(de)研制,这些(xie)材料是用于平板显示器。原子层沉积(ji)(ji)技术由于其沉积(ji)(ji)参数(厚度(du),成份和结构)的(de)(de)高(gao)度(du)可控(kong)性,优异的(de)(de)沉积(ji)(ji)均匀性和一(yi)致性等特点(dian),使得其在光学与光电子薄膜领(ling)域具(ju)有广泛(fan)的(de)(de)应用潜力,最近几年引起了高(gao)度(du)关注。
原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)沉(chen)(chen)积是一(yi)种可(ke)以(yi)将物质以(yi)单(dan)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)膜形(xing)式(shi)一(yi)层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)一(yi)层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)镀在(zai)基底表面(mian)的(de)方法。原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)沉(chen)(chen)积ALD与普通的(de)化学沉(chen)(chen)积CVD有相(xiang)(xiang)似之(zhi)处。但在(zai)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)沉(chen)(chen)积过程中,新一(yi)层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)膜的(de)化学反(fan)应是直(zhi)接与之(zhi)前(qian)一(yi)层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)相(xiang)(xiang)关联的(de),这种方式(shi)使每次(ci)反(fan)应只沉(chen)(chen)积一(yi)层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi),单(dan)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)沉(chen)(chen)积,又称原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)沉(chen)(chen)积或(huo)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)外延。
ALD技术与CVD技术对比
由于具有这些沉积特(te)性,原子层沉积技术具有沉积大面积均(jun)匀(yun)薄(bo)膜,膜厚纳(na)米级可控(kong)生长,低温条件沉积,适合(he)各种(zhong)复杂基(ji)底(如(ru)高深宽比的(de)结构)的(de)优异(yi)性能。这些独特(te)的(de)优势使(shi)原子层沉积技术在大规模集成(cheng)电路、新(xin)型(xing)能源、催化剂,储能材料(liao)等方面均(jun)有着重要的(de)应用前景。
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