中國(guó)粉體網(wǎng)訊  原子層沉積（Atomic Layer deposition，ALD）技術(shù)最初稱為原子層外延（Atomic Layer Epitaxy，ALE），也稱為原子層化學(xué)氣相沉積（Atomic Layer Chemical Vapor Deposition，ALCVD），是化學(xué)氣相沉積法（CVD）的一種。ALD最初是由芬蘭科學(xué)家提出并用于多晶熒光材料ZnS、Mn以及非晶Al2O3絕緣膜的研制，這些材料用于平板顯示器。

由于這一工藝涉及復(fù)雜的表面化學(xué)過程和低的沉積速度，直至上世紀(jì)80年代中后期都沒有取得實(shí)質(zhì)性的突破。到了20世紀(jì)90年代中期，主要由于微電子和深亞微米芯片技術(shù)的發(fā)展要求器件和材料的精細(xì)度不斷增加，原子沉積的優(yōu)勢(shì)才得到體現(xiàn)。自2001年國(guó)際半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)（ITRS）將ALD與金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）并列作為與微電子工藝兼容的候選技術(shù)以來，其發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，得到更多科研工作者的關(guān)注。

原子層沉積技術(shù)的原理大致是使用氣相的反應(yīng)物，通過控制氣路系統(tǒng)，交替通入氣相反應(yīng)物（即前驅(qū)體）到反應(yīng)室中，在基底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由反應(yīng)進(jìn)行的周期數(shù)控制沉積層數(shù)，一層一層的沉積。利用反應(yīng)物表面反應(yīng)的自飽和性和不可逆性，使得每次只在表面吸附上一層前驅(qū)體，從而實(shí)現(xiàn)原子層尺度可控的薄膜沉積。

ALD作為一種新型的化學(xué)氣相包覆手段，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)被包覆材料不規(guī)則表面的完全賦型包覆，且包覆層厚度的控制精度可以達(dá)到0.1nm，相比傳統(tǒng)的固相和液相包覆工藝，ALD在包覆均勻性和包覆修飾層厚度精準(zhǔn)調(diào)控方面具備數(shù)量級(jí)上的優(yōu)勢(shì)。它具有如下特點(diǎn)：

（1）通過控制循環(huán)次數(shù)精確控制包覆厚度，可以得到0.1 nm級(jí)超薄的包覆層。

（2）包覆層非常均勻致密，孔隙率非常低。

（3）生長(zhǎng)溫度較 CVD 低，部分包覆層材料可以室溫下進(jìn)行生長(zhǎng)。

（4）具有豐富的包覆材料選擇性。

而且，與其它沉積手段相比，ALD具有精確的膜厚、形狀和成分控制；無需控制反應(yīng)物通量；極佳的薄膜同質(zhì)性，均勻性，致密性，完整性；極佳的大面積沉積；高的可重復(fù)性及簡(jiǎn)單的擴(kuò)產(chǎn)工藝；低的薄膜生長(zhǎng)溫度。

由于具備以上優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，ALD粉體包覆技術(shù)可被廣泛應(yīng)用于：鋰電池正負(fù)極材料包覆、催化劑壽命延長(zhǎng)、金屬粉體表面包覆改性、醫(yī)藥精準(zhǔn)緩釋等領(lǐng)域。2021年9月4號(hào)上午十點(diǎn)，中國(guó)粉體網(wǎng)旗下粉體公開課平臺(tái)特邀柔電（武漢）科技有限公司CEO解明教授，在線做題為《基于原子層沉積粉體包覆技術(shù)的高通量生產(chǎn)設(shè)備與工藝的產(chǎn)業(yè)化》報(bào)告。屆時(shí)，他將為我們?cè)敿?xì)介紹原子層沉積粉體包覆技術(shù)的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域，并重點(diǎn)講解產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)設(shè)備與工藝。

專家簡(jiǎn)介：

解明：柔電（武漢）科技有限公司CEO、國(guó)務(wù)院重點(diǎn)華僑華人創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)帶頭人。畢業(yè)于美國(guó)密歇根理工大學(xué)，先后在美國(guó)能源部阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，科羅拉多大學(xué)以及新能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室從事鋰電池方面的研究。主要從事精準(zhǔn)納米包覆與摻雜技術(shù)（PNCD）和柔性鋰電池的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。先后在國(guó)際知名雜志上發(fā)表論文30篇，并應(yīng)邀為《科學(xué)》雜志、《應(yīng)用物理快報(bào)》等多種國(guó)際性權(quán)威刊物和英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)審稿。有12項(xiàng)成果獲國(guó)家、省市或行業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽獎(jiǎng)項(xiàng)，有9項(xiàng)成果獲政府科技立項(xiàng)和資助，擁有中國(guó)和美國(guó)授權(quán)專利24項(xiàng)，超過70項(xiàng)專利被國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局受理。解明教授在粉體ALD表面包覆改性的產(chǎn)業(yè)化研究中具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，其開發(fā)的基于流化床技術(shù)的10公斤級(jí)粉體ALD表面包覆改性設(shè)備，該設(shè)備的單次可加工粉體量在目前國(guó)內(nèi)ALD設(shè)備中最高，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

參考來源：

苗虎等.原子層沉積技術(shù)發(fā)展概況[J].真空，2018

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

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