石英微晶天平技术在原子层沉积碳化镍薄膜过程中的应用研究

采用等离子体增强原子层沉积技术分别以Ni (amd)₂、Ni (dad)₂为镍、碳前驱体,氢等离子体为还原剂成功沉积了碳化镍薄膜。两个沉积过程中,碳化镍薄膜厚度都随着反应循环次数的增加而线性增加。利用石英微晶天平技术对碳化镍薄膜的沉积过程进行了原位在线测量。初步提出碳化镍薄膜的沉积机理,其中由等离子体作用产生的氢原子对沉积过程有重要作用。一方面,在等离子体中原子氢与Ni (amd)₂或Ni (dad)₂发生化学反应,生成Ni、挥发性的N-叔丁基乙酰胺盐和碳氢化合物,这些镍在镍表面上有吸附和分解的趋势。此外,原子氢对吸附的碳氢化合物脱氢生成碳化镍和大量碳物种具有促进作用。另一方面,预计它还会刻蚀碳化镍表面的无定形碳和石墨,或者将碳化镍分解成具有催化活性的金属镍。     

多孔基底原子层沉积薄膜分布的数值模拟北大核心CSCD

原子层沉积(ALD)技术能在多孔基底内沉积亚纳米精度的薄膜,从而调节孔道尺寸和界面性质。此类ALD薄膜沉积,同时受到前驱体扩散和反应的影响,这给沉积动力学研究带来了困难。本文对ALD制备ZnO薄膜过程中前驱体在γ-Al_(2)O_(3)基底外表面沉积和孔道内沉积过程建立了模型,并通过数值模拟对表面和孔道两种模型进行了参数敏感性分析,拟合得到沉积物覆盖率公式。结果表明:在表面沉积过程中,随着吸附速率常数ka、吸附态的二乙基锌(DEZ*)向单乙基锌(MEZ)转化速率常数k1、羟基浓度COH的增大,和脱附速率常数kd的减小,基底表面的薄膜沉积加快;对于孔道内沉积过程,较大的羟基浓度COH和较小的扩散系数DS,驱使薄膜沉积在较浅位置;拟合所得解析式能准确预测多孔基底外表面和孔道内的沉积物覆盖率及其分布。     

原子层沉积技术及其在铁电薄膜制备中的应用

讲述原子层沉积技术原理与特点的同时，进一步论述了它在沉积机理和实验真空度这两方面与传统薄膜沉积工艺的异同；综述了此技术在铁电薄膜制备研究方面的最新进展，前驱体的制备与选择、薄膜缺陷的控制以及表面化学反应动力学依然是当前原子层制备铁电薄膜研究的重点；最后展望了原子层沉积技术制备铁电薄膜的发展方向。     

原子层沉积技术及其在铁电薄膜制备中的应用

讲述原子层沉积技术原理与特点的同时,进一步论述了它在沉积机理和实验真空度这两方面与传统薄膜沉积工艺的异同;综述了此技术在铁电薄膜制备研究方面的最新进展,前驱体的制备与选择、薄膜缺陷的控制以及表面化学反应动力学依然是当前原子层制备铁电薄膜研究的重点;最后展望了原子层沉积技术制备铁电薄膜的发展方向.     

原子层沉积技术及其在半导体中的应用

首先简述原子层沉积（ALD）技术的发展背景，通过分析ALD的互补性和自限制性等工艺基础，介绍了它在膜层的均匀性、保形性以及膜厚控制能力等方面的优势，着重列举ALD在半导体互连技术、高k电介质等方面的应用。同时指出了目前ALD工艺中存在的主要问题。     

等离子体增强原子层沉积技术制备铜薄膜

集成电路的高速发展为铜互连提出诸多要求, 其中, 如何低温条件 (≤ 150℃) 下在大深宽比的通孔或沟槽中沉积保形性好、纯度高、导电性好的铜籽晶层是亟需解决的问题。本文利用等离子体增强原子层沉积技术, 以脒基铜为铜前驱体, 以氢等离子体为还原物质, 在较低的沉积温度 (100℃) 下, 沉积了纯度高、导电性能优良的铜薄膜。在10:1的硅基沟槽中, 表面与沟槽底部厚度均匀 (~80 nm)。考察了放电输入功率对薄膜形貌的影响并利用时间分辨发射光谱技术对氢等离子体进行在线诊断。本论文研究表明铜脒基前驱体用于低温等离子体辅助原子层沉积工艺, 可有效地解决铜薄膜沉积过程中铜粒子的团聚问题, 并为其它类脒基前驱体进行金属薄膜的沉积提供借鉴。     

原子层沉积技术及其在光学薄膜中的应用

回顾了原子层沉积(ALD)技术的发展背景,通过分析ALD的基本工艺,并与传统薄膜制备工艺进行了对比研究.介绍了它在膜层的均匀性、保形性以及膜厚控制能力等方面的优势.着重列举ALD在减反膜、紫外截止膜、折射率可调的薄膜、抗激光损伤薄膜及复杂结构光子晶体等方面的应用.同时指出了目前ALD工艺在光学薄膜应用中存在的主要问题,并对ALD未来的发展进行了展望.     

基于Fluent的批量型原子层沉积反应器流场分析及实验研究北大核心CSCD

目前批量原子层沉积反应器存在气体扩散不均、腔室利用率低、反应副产物残余等缺点,影响了沉积薄膜的质量,降低了生产效率。针对以上问题,利用Fluent软件建立起批量原子层沉积反应器的仿真模型,首先分析了反应器添加不同结构尺寸的匀气挡板对气体速度、浓度以及扩散时间的影响;其次分析了片架间的距离对气体速度的影响;并将Al2O3薄膜的均匀性实验结果与仿真模拟结果进行对比,验证了仿真模型的准确性与可靠性,为批量原子层沉积反应器的改进与优化设计提供了参考。     

原子层沉积技术及其创新运用

本文分析并总结了涉及原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)技术基本原理的若干问题.介绍了等离子增强原子层沉积(plasma enhanced atomic layer deposition,PEALD)技术的优势及常见运用.相对于传统ALD系统,PEALD最大的特点在于其能够通过等离子体放电来活化前驱体源,提高对前驱体源,尤其是气态源的利用.利用PEALD这一特点可以增加传统ALD技术中可用氮源的种类.同时PEALD原位掺杂作为一种掺杂方法能够用于对光催化材料的掺杂改性,提高其光催化性能.此外,PEALD技术还适用于温度敏感材料和柔性材料上的薄膜沉积,可以获得更低的电阻率和更高的薄膜密度等.本文重点介绍了本课题组提出的PEALD原位掺杂技术及其对TiO2光催化剂的掺杂改性运用.最后对原位掺杂技术的研究方向和发展进行了展望.     

原子层沉积技术及应用发展概况

首先回顾了原子层沉积(ALD)发展历史,介绍了ALD的基本工艺和ALD薄膜具有的优良特性,并与传统的薄膜制备工艺进行了对比研究.重点阐述了ALD在微电子技术、微电子机械系统以及光学工程中的几个应用研究现状.分析了ALD目前存在的问题,并对ALD未来的发展进行了展望.     

原子层沉积技术在新型太阳能电池中的应用

原子层沉积技术(ALD)是一项正处于发展之中、在许多领域具有巨大应用前景的新型材料制备技术,该技术在纳米结构和纳米复合结构的制备方面显示出独特的优势,在新型薄膜太阳能电池领域呈现出巨大的发展潜力和前景。首先概述了ALD技术的工作原理,简要介绍了近几年ALD技术在硅基太阳能电池和铜铟镓硒薄膜电池(CIGS)中的应用,然后重点综述了原子层沉积纳米功能薄膜在染料敏化太阳能电池(DSSCs)和有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)为代表的新型薄膜太阳能电池中的应用。最后,总结了原子层沉积功能薄膜的特点和优势,展望了ALD在新能源材料与器件领域的应用前景和发展趋势。     

原子层沉积技术的研究进展

介绍了原子层沉积技术的基本原理,与其他的薄膜制备方法进行了优缺点比较;同时论述了它在前驱体的选择以及实验装置方面的研究进展;指出前驱体的制备和选择、低沉积速率的改进是当前原子层沉积技术研究的重点;最后展望了原子层沉积技术的发展前景。     

等离子体增强原子层沉积技术制备过渡金属薄膜的研究进展

原子级的处理对应用于计算和数据存储的最先进的电子设备,以及与物联网、人工智能和量子计算相关的新兴技术正变得越来越重要。等离子体增强原子层沉积(PEALD)是一种原子级表面沉积技术,由于其较高的反应活性以及较低的沉积温度日益受到研究者的关注。本文介绍了PEALD技术的基本原理以及相对于其他薄膜沉积技术的优势,之后从前驱体和基底材料的影响等方面介绍了利用PEALD制备Ti、Co、Ni、Cu、Ru、Pd、Ag、Ta、Ir和Pt等过渡金属薄膜以及它们在微电子领域的应用现状,最后进行了总结和展望。     

基于原子层沉积技术制备氧化钽薄膜及其特性研究

本工作以单晶硅为衬底,乙醇钽和水分别为钽源和氧源,研究原子层沉积技术制备氧化钽薄膜的工艺,考察了乙醇钽温度、衬底温度、脉冲时间等工艺条件对氧化钽薄膜的生长速率、粗糙度和表面形貌等特性的影响.通过椭偏仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜以及高分辨X射线光电子能谱测试分析表明,制备获得的氧化钽薄膜表面光滑,粗糙度小于1 nm,薄膜生长速率受工艺参数的影响较大,其中在乙醇钽源瓶温度170℃、脉冲时间0.1 s以及衬底温度200℃时,氧化钽的生长速率为0.253?/cycle.本工作基于原子层沉积高性能氧化钽薄膜的工艺研究,将对氧化钽薄膜在介质材料、存储介质以及光学涂层等领域的应用奠定基础.     

原子层沉积制备VO_2薄膜及特性研究

原子层沉积(ALD)技术在制备薄膜时因具有厚度精确可控、三维均匀性好以及可以实现大面积成膜和低的成膜温度等优点而使其在各个领域受到广泛关注。本文采用ALD技术,以VO(acac)2和O2分别为钒源和氧源,使用不同的沉积温度(420~480℃)和退火条件(自然冷却、4和8h程序降温)在玻璃基底表面制备VO2薄膜。通过X-射线光电子能谱、X-射线衍射以及扫描电镜对薄膜的价态、结晶状况及表面微观形貌进行表征;通过四探针测试仪对所制备薄膜的半导体-金属相变特性进行了研究。实验结果表明:VO2薄膜相变特性与其微观结构和晶体取向有着直接关系。选择ALD脉冲时序为[10s-20s-20s-20s],循环周期数为300,在450℃沉积且采取自然冷却所制备的VO2薄膜结晶状态良好,相变前后薄膜方块电阻突变量大,具有良好的热致相变特性。因此,该ALD技术可以制备相变特性较好的VO2薄膜。     

热原子层沉积技术制备的TiAlC薄膜的性能

为了解以热原子层沉积技术制备的TiAlC薄膜的特性,在不同基底温度下,以硅和二氧化硅为基底材料制备了TiAlC薄膜;采用椭偏仪、分光光度计、X射线光电子能谱、原子力显微镜、X射线衍射仪对薄膜的性能进行了测试。结果表明:随着基底温度的升高,TiAlC薄膜平均透射率逐渐降低,吸收边产生红移,光学带隙由2.56eV降低到0.61 eV;薄膜的沉积速率由0.09 nm/cycle升高到0.20 nm/cycle,表面粗糙度由1.82 nm降低到0.49 nm;不同基底温度下生长的薄膜均为无定型结构;膜层中的氧源于空气的自然氧化,且膜层的氧化程度与膜层中TiC的含量及膜层的致密性有关;TiAlC薄膜的形成主要源于高温条件下TiC的形成及三甲基铝的分解。     

原子层沉积氧化铝包覆层增强五氧化二钒多孔薄膜电化学循环稳定性

最近,包覆氧化物进行表面修饰的方法已成功应用于改善锂离子电池阴极材料的容量稳定性。本文中,我们通过V2O5溶胶结合提拉法制备了V2O5多孔薄膜,并利用原子层沉积法对其包覆Al2O3原子层。V2O5多孔薄膜的电化学性质受包覆层厚度的影响,我们研究了不同薄膜厚度下的修饰效果。结果显示,原子层沉积法包覆不同厚度Al2O3原子层对锂离子电池的循环稳定性都有所改善,经10个ALD包覆循环的样品表现出最好的修饰效果。在此基础上,我们讨论探索了包覆Al2O3对容量及稳定性增强的机理。     

原子层沉积技术合成氧化铝薄膜包覆二硝酰胺铵

通过原子层沉积(ALD)技术以三甲基铝和水作为前驱体在二硝酰胺铵(ADN)表面沉积氧化铝包覆膜。分别采用扫描电子显微镜(SEM), X射线光电子能谱(XPS)对包覆后ADN的表面形貌、化学成分进行了分析, 通过蒸汽吸附分析仪(VSA)对包覆氧化铝薄膜的ADN样品进行了吸湿性测试, 并且对ADN表面氧化铝薄膜生成机理进行了探讨。结果表明: ALD氧化铝薄膜对ADN表面形成了完整的包覆, 薄膜厚度最高可达数百纳米。包覆有ALD氧化铝薄膜的ADN样品暴露在潮湿空气中48 h形貌不发生明显变化。在25℃, 湿度70%的环境条件下, VSA测得包覆200和400周期氧化铝薄膜的ADN吸湿率分别为40.99%和40.75%。以上研究结果表明, 尽管ALD氧化铝对ADN表面实现了完整包覆并在潮湿空气中维持了样品形貌, 被包覆的ADN样品吸湿性尚未获得明显改善。     

原子层沉积系统设计的研究

本文介绍作者自行设计的原子层沉积(ALD)实验系统和所沉积薄膜的检测结果。为了研究ALD技术,作者设计了一套试验性的ALD沉积系统。该系统主要由反应腔、前驱体容器、真空泵、控制系统等部件构成。两个前驱体容器带有加热装置,支持气体或液体前驱体。前驱体、反应腔的温度,沉积过程中气体的交替,以及各种参数都可以设定,并由控制系统自动控制。在系统测试中,使用Al2(CH3)3和H2O作为前驱体,在含有Si-H键的Si基片上沉积Al2O3高k介质薄膜。使用电子探针分析仪分析薄膜成分后,证实了所沉积的薄膜是Al2O3。使用XPS分析薄膜表面时只检测到Al,O元素,没有检测到Si元素,说明Al2O3薄膜是连续的,完整地覆盖了Si表面。使用X射线光电子谱检测元素面分布的结果显示,Al,O在Si上的分布具有较好均一性,表明Al2O3薄膜的均匀性良好。使用电子束照射已沉积Al2O3的Si基片时,发现有大量电子累积在薄膜表面,说明所沉积的Al2O3具有良好的介电性。     

采用水基原子层沉积工艺在石墨烯上沉积Al2O3介质薄膜研究

采用水基原子层沉积(H2O-based ALD)方法在石墨烯上直接生长Al2O3介质薄膜,研究了Al2O3成核机理.原子力显微镜(AFM)对Al2O3薄膜微观形态分析表明,沉积温度决定着Al2O3在石墨烯表面的成核生长情况,物理吸附在石墨烯表面的水分子是Al2O3成核的关键,物理吸附水分子的均匀性直接影响Al2O3薄膜的均匀性.在适当的温度窗口(100～130℃),Al2O3可以均匀沉积在石墨烯上,AFM测得Al2O3薄膜表面均方根粗糙度(RMS)为0.26 nm,X射线光电子能谱(XPS)表面分析与元素深度剖析表明,120℃下在石墨烯表面沉积的Al2O3薄膜中O和Al元素的含量比约为1.5.拉曼光谱分析表明,采用H2O-based ALD工艺沉积栅介质薄膜不会降低石墨烯晶体质量.