ALD与其他薄膜沉积方法比较
有几项研究将ALD与其他薄膜沉积技术进行了比较。在这里,我们以表格的形式总结了这些比较。表1给出了不同类型的膜沉积方法,每种技术的优点和应用。
| 方法 | 描述和类型 | 优势 | 应用 |
|---|---|---|---|
| 电镀 | 将电解液中的化学物质置于基底表面,顶部有种子层,从而形成薄膜 | 耐腐蚀性、装饰性、机械特性改善、保护屏障、导电性和耐热性 | 金属电镀、耐腐蚀性、装饰性、机械特性改善、减少摩擦、保护屏障、提高导电性、耐热性和辐射防护等。 |
| 旋涂 | 旋转时,将液相源(通常是溶胶-凝胶)之间的化学反应施加到基材表面,从而形成薄膜 | 设置简单、易于设置、低成本和快速作系统 | 光刻胶、绝缘体、有机半导体、合成金属、纳米材料、金属和金属氧化物前驱体、透明导电氧化物、光学镜、数据存储用磁盘、太阳能电池等。 |
| 溅射 | 由于源头喷出的高能粒子轰击目标而导致材料沉积的过程 | 沉积各种金属和金属氧化物纳米颗粒 (NP) 和纳米团簇 (NC)、绝缘体、合金和复合材料,甚至有机化合物 | 硅晶片、太阳能电池板或光学器件、催化 |
| 呼吸图 | 一种自组装工艺,可产生蜂窝状结构的薄膜,其微孔呈蜂窝状排列,通常由温暖潮湿的空气(如呼吸)在凉爽的表面上凝结的水微滴形成 | 它简单易用,适用于具有高度组织化的蜂窝状多孔表面的各种材料 | 光学、光子学、表面科学、生物技术和再生医学 |
| 热氧化 | 通过基材的热氧化形成薄膜 | 氧化速度慢,氧化层厚度控制好,击穿场值高 | 半导体工业、晶体管、光敏电阻、电容器和场氧化物等。 |
| 物理气相沉积 (PVD) | 通过气相从源直接传输到基板的气化源材料冷凝形成薄膜:蒸发(热、电子束)、分子束外延 (MBE)、脉冲激光沉积 (PLD)、反应 PVD、溅射(直流、直流磁控管、RF) | 化学成分、薄膜厚度和过渡清晰度的原子级控制 | 燃料电池、电池、微电子、光学和导电表面等。 |
| 化学气相沉积 (CVD) | 通过基底表面上混合气源材料之间的化学反应形成薄膜:常压 CVD (APCVD)、低压 CVD (LPCVD)、等离子体增强 CVD (PECVD)、金属有机 CVD (MOCVD) | 生长速率高,重现性好,外延膜生长,膜质量好,保形台阶覆盖率 | 微电子、太阳能电池、燃料电池、电池等。 |
| 原子层沉积 (ALD) | CVD 的一个子类,通过在衬底表面的自限性化学半反应的连续循环形成薄膜。每个反应循环都说明了(亚)单层的沉积。该反应可以通过热能或等离子体增强来激活。它们可分为:热原子层沉积、等离子体增强原子层沉积 (PEALD)、空间原子层沉积 (S-ALD) | 高质量薄膜、保形性、均匀性、阶梯覆盖率 | 燃料电池、海水淡化、微电子、电容器、氧化物、催化剂等。 |
在工业中,PVD 和 CVD 一直是流行的沉积方法,然而,随着纳米级层厚或无针孔层变得越来越重要,ALD 被认为是领先的新兴技术。
与依靠高温分解衬底表面前驱体的 CVD 相比,ALD 工艺是在较低的温度下进行的。ALD 的生长速率与前驱体在衬底上的通量有关。确定生长速率很复杂,并且通常在温度窗口内运行,在该点上,每个脉冲的前驱体温度和浓度以及吹扫时间是平衡的,并且每个周期的生长量 (GPC) 是稳定的。
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