原子层沉积(atomiclayer deposition,ALD)技术,亦称原子层外延(atomiclayer epitaxy,ALE)技术,是一种基于有序、表面自饱和反应的化学气相薄膜沉积技术。原子层沉积技术起源于上世纪六七十年代,由前苏联科学家Aleskovskii和Koltsov报道,随后,基于电致发光薄膜平板显示器对高质量ZnS: Mn薄膜材料的需求,由芬兰Suntalo博士发展并完善。然而,受限于其复杂的表面化学过程等因素,原子层沉积技术在开始并没有取得较大发展,直到上世纪九十年代,随着半导体工业的兴起,对各种元器件尺寸,集成度等方面的要求越来越高,原子层沉积技术才迎来发展的黄金阶段。进入21世纪,随着适应各种制备需求的商品化ALD仪器的研制成功,无论在基础研究还是实际应用方面,原子层沉积技术都受到人们越来越多的关注。各种真空镀膜技术都需要一个特定的真空环境。辽宁真空镀膜厂

原子层沉积技术和其他薄膜制备技术。与传统的薄膜制备技术相比,原子层沉积技术优势明显。传统的溶液化学方法以及溅射或蒸镀等物理方法(PVD)由于缺乏表面控制性或存在溅射阴影区,不适于在三维复杂结构衬底表面进行沉积制膜。化学气相沉积(CVD)方法需对前驱体扩散以及反应室温度均匀性严格控制,难以满足薄膜均匀性和薄厚精确控制的要求。相比之下,原子层沉积技术基于表面自限制、自饱和吸附反应,具有表面控制性,所制备薄膜具有优异的三维共形性、大面积的均匀性等特点,适应于复杂高深宽比衬底表面沉积制膜,同时还能保证精确的亚单层膜厚控制。因此,原子层沉积技术在微电子、能源、信息等领域得到应用。新型真空镀膜技术真空镀膜中等离子体增强化学气相沉积可在较低温度下形成固体膜。

电子束蒸发蒸镀如钨(W)、钼(Mo)等高熔点材料,跟常规金属蒸镀,蒸镀方式需有所盖上。根据之前的镀膜经验,需要在坩埚的结构上做一定的改进。高熔点的材料采用锭或者颗粒状放在坩埚当中,因为水冷坩埚导热过快,材料难以达到其蒸发的温度。经过实验的验证,蒸发高熔点的材料可以采用材料薄片来蒸镀,如将1mm材料薄片架空于碳坩埚上沿,材料只能通过坩埚边沿来导热,减缓散热速率,有利于达到蒸发的熔点。采用此方法可满足蒸镀50nm以下的材料薄膜。
真空镀膜技术初现于20世纪30年代,四五十年代开始出现工业应用,工业化大规模生产开始于20世纪80年代,在电子、宇航、包装、装潢、烫金印刷等工业中取得普遍的应用。真空镀膜是指在真空环境下,将某种金属或金属化合物以气相的形式沉积到材料表面(通常是非金属材料),属于物理的气相沉积工艺。因为镀层常为金属薄膜,故也称真空金属化。广义的真空镀膜还包括在金属或非金属材料表面真空蒸镀聚合物等非金属功能性薄膜。在所有被镀材料中,以塑料较为常见,其次,为纸张镀膜。相对于金属、陶瓷、木材等材料,塑料具有来源充足、性能易于调控、加工方便等优势,因此种类繁多的塑料或其他高分子材料作为工程装饰性结构材料,大量应用于汽车、家电、日用包装、工艺装饰等工业领域。但塑料材料大多存在表面硬度不高、外观不够华丽、耐磨性低等缺陷,如在塑料表面蒸镀一层极薄的金属薄膜,即可赋予塑料程亮的金属外观,合适的金属源还可增加材料表面耐磨性能,拓宽了塑料的装饰性和应用范围。在建筑和汽车玻璃上使用真空电镀设备技术,镀涂一层TiO2就能使其变成防雾、防露和自清洁玻璃。

ALD允许在原子层水平上精确控制膜厚度。而且,可以相对容易地形成不同材料的多层结构。由于其高反应活性和精度,它在精细和高效的半导体领域(如微电子和纳米技术)中非常有用。由于ALD通常在相对较低的温度下操作,因此在使用易碎的底物例如生物样品时是有用的,并且在使用易于热解的前体时也是有利的。由于它具有出色的投射能力,因此可以轻松地应用于结构复杂的粉末和形状。 众所周知,ALD工艺非常耗时。例如,氧化铝的膜形成为每个循环0.11nm,并且每小时的标准膜形成量为100至300nm。由于ALD通常用于制造微电子和纳米技术的基材,因此不需要厚膜形成。通常,当需要大约μm的膜厚度时,就膜形成时间而言,ALD工艺是困难的。作为物质限制,前体必须是挥发性的。另外,成膜靶必须能够承受前体分子的化学吸附所必需的热应力。真空镀膜中溅射镀膜有很多种方式。辽宁真空镀膜厂
真空镀膜离子镀中不同的蒸发源与不同的电离或激发方式可以有多种不同的组合。辽宁真空镀膜厂
磁控溅射的优势在于可根据靶材的性质来选择使用不同的靶电源进行溅射,靶电源分为射频靶(RF)、直流靶(DC)、直流脉冲靶(DC Pluse)。其中射频靶主要用于导电性较差的氧化物、陶瓷等介质膜的溅射,也可以进行常规金属材料溅射。直流靶只能用于导电性较好的金属材料,而直流脉冲靶介于二者之间,可溅射硅、锗等半导体材料。磁控溅射方向性要优于电子束蒸发,但薄膜质量,表面粗糙度等方面不如电子束蒸发。但磁控溅射可用于多种材料,使用范围广,电子束蒸发则只能用于金属材料蒸镀,且高熔点金属,如W,Mo等的蒸镀较为困难。所以磁控溅射常用于新型氧化物,陶瓷材料的镀膜,电子束则用于对薄膜质量较高的金属材料。辽宁真空镀膜厂