基于H—Si（100）表面上原子层沉积Al2O3的仿真研究

通过对原子层沉积过程的计算机仿真,分析不同沉积条件对沉积过程的影响.以H-Si(100)表面原子层沉积Al2O3的过程为基础,通过分析基片上不同表面功能团之间的相互作用,将整个沉积过程分为初始沉积和后续生长两个阶段.基于不同的阶段建立相应的前驱体到达事件模型、反应事件模型以及表面解吸事件模型.采用动力学晶格蒙特卡罗方法实现这一沉积过程的仿真.实现了不同温度、不同真空条件下Al2O3的原子层沉积仿真.结果表明:在一定的范围内,前驱体或基片的温度高,反应室真空度低,薄膜生长速率的增长快,表面粗糙度小;基片温度对于薄膜沉积过程的影响最大,其阈值约为200℃.而且薄膜的生长趋势由初始的三维岛状生长向二维层状生长逐渐转变.     

工艺气体比例对微波MOCVD沉积氧化铝膜性能影响

AlO薄膜作为高效太阳能电池中P层钝化薄膜引起了光伏龙头企业的关注。本文利用自主研发的线性微波等离子增强化学气相沉积系统(LMW-MOCVD)在单晶硅基体上用不同N_2O和TMA特气比例制备氧化铝膜层样品,并通过SEM、SE800椭偏仪对薄膜的成分、表面形貌、厚度、沉积速度、折射率测试分析。实验结果表明,随着N_2O比例增大,薄膜中O/Al原子比例有上升趋势;膜层沉积速度显著降低;膜层折射率开始趋于稳定而后迅速降低。所以,工艺气体比例对LMW-MOCVD沉积氧化铝膜的性能有明显影响。     

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.     

Cu薄膜三维生长的Monte Carlo模拟

利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法模拟了Cu薄膜在四方基底上的三维生长过程。模型中考虑了三个主要的原子热运动过程:原子沉积、原子扩散、原子脱附,各过程发生的概率是由各运动的速率来决定的。讨论了基底温度、沉积速率及原子覆盖度对Cu薄膜的表面形貌及表面粗糙度的影响。模拟结果表明:随基底温度升高或沉积速率下降,岛的平均尺寸增大,数目减少,薄膜以层状生长方式生长;Cu薄膜表面粗糙度随温度的升高而减小,当基底温度处于某一临界温度之内时,表面粗糙度随沉积速率的变化很大,但当基底温度超过临界温度时,表面粗糙度随沉积速率的变化很小;薄膜的粗糙度与薄膜亚单层的形核密切相关。     

矩形平面磁控溅射装置薄膜沉积仿真

薄膜厚度沿矩形靶长度方向分布的均匀度是衡量矩形平面磁控溅射装置镀膜质量的重要指标。为了分析气压和靶基板间距对该指标的影响,本文采用Monte Carlo方法,在假设靶材沿跑道均匀刻蚀的前提下,对靶材原子沉积过程进行了计算机仿真。模型假设靶材原子出射能量满足Thompson分布,出射角度以余弦定律处理;假设背景气体速度为麦克斯韦分布,并采用舍选法对各个速度分量进行了抽样;应用可变硬球模型对碰撞过程进行了处理。通过仿真发现,随着气压增大,尽管薄膜的均匀度越好,但是靶材原子到达基板的能量会降低;而靶与基板间距越大,薄膜的均匀度和靶材原子到达基板的能量都会降低。另外,通过对矩形靶端部磁场改进,可以削弱靶材的反常刻蚀现象,在提高靶材利用率的同时,可以有效提高薄膜均匀度。     

考虑二维ES势垒的薄膜生长动力学Monte Carlo模型

考虑了原子在发生层间扩散过程中Ehrlich-Schwoebel势垒的作用,构造了四边形基底表面上薄膜三维生长的动力学Monte Carlo(MC)模型。在这个模型中,原子表面运动的三种动力学过程包括沉积、扩散和脱附过程,它们相互影响又相互独立,依据各自的概率发生。在不同生长条件下,模拟出薄膜的三种生长模式以及相应的薄膜三维生长形貌图。对计算结果的分析表明,ES势垒和在ES势垒作用下基底温度和沉积速率等因素对薄膜的三维生长模式有重要影响。     

不同沉积速率下微晶硅薄膜的生长行为研究

鉴于微晶硅薄膜在沉积过程中先经历一个非晶过渡层才开始晶化的生长特点,试图通过降低薄膜的沉积速率来延长沉积原子在薄膜生长表面的扩散时间,以达到促进晶粒生长的目的。研究结果表明,反应气体气流量的减小可以有效降低薄膜的沉积速率;随着沉积速率的降低,薄膜的表面粗糙度明显减小,且其平均晶粒尺寸有所增大,通过HRTEM甚至能观察到尺寸在10nm以上的晶粒,说明沉积速率的降低对沉积粒子在薄膜生长表面的扩散过程有较大影响;另外,薄膜的少子寿命随着沉积速率的降低逐渐增大,这与薄膜结晶程度和平均晶粒尺寸的变化趋势一致,可见微观结构对电学性能起着决定作用。     

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。     

AIChE封面报道华东理工大学原子层沉积ALD反应器多尺度模拟研究

正华东理工大学化工学院膜科学与工程许振良教授团队,与美国约翰霍普金斯大学、普林斯顿大学等单位合作,开发了一套原子层沉积(ALD)反应器多尺度模型,可用于预测ALD反应器尺度高真空流体流动、传热、传质过程和衬底纳米孔道内薄膜沉积过程.     

原子层沉积氧化锌应用于铜铟镓硒太阳能电池缓冲层的研究

用原子层沉积法在钠钙玻璃上沉积氧化锌薄膜,利用场发射扫描电镜和X射线衍射(XRD)等对样品表面形貌和物相进行分析,结果表明得到的ZnO纳米颗粒为六角纤锌矿结构,颗粒的尺寸在30～60nm之间;测得的ZnO薄膜厚度仅50nm,符合缓冲层要求;薄膜在可见光区域透射率达90%以上;使用原子层沉积氧化锌薄膜作铜铟镓硒太阳能电池的缓冲层,TEM显示氧化锌层完好、致密地覆盖在CIGS层上,电池的光电转换效率较高,完全可以替代有毒的CdS作缓冲层。     

KMC模拟薄膜生长反常效应的研究

以扩散理论基础,建立以"基本微观过程"为核心的新模型,首次对存在表面活化剂时薄膜生长的微观过程进行KINETIC MONTECARLO模拟.模拟发现,温度较低时沉积原子自身更容易聚集成核,这一反常效应是由于表面活化剂原子比沉积原子更容易被激活扩散造成的.活化层原子和沉积原子都会发生跨层间的扩散,交换比并非恒等于1,而是与温度、入射率、成膜厚度等多种因素有关.     

沉积能量与沉积速率对薄膜生长形貌的影响

本文利用各向同性的周期性四方形基底,模拟了沉积能量与沉积速率对薄膜三维形貌的影响。模型主要分析了原子沉积、吸附原子扩散和原子脱附三个过程,同时详细地考虑了四方形基底的最近邻和次近邻的影响。结果表明:沉积能量对薄膜粗糙度、衬底填充比、岛的个数都有明显的影响。沉积速率对薄膜粗糙度的影响较小,在低沉积能量下对填充比和岛的个数影响较小,在高沉积能量下对填充比和岛的个数影响较大。在高沉积能量高沉积速率下,为了提高成膜质量,同时保证成膜效率,适当降低沉积速率比适当降低沉积能量更有效。     

柔性高阻隔薄膜材料的研究现状

目的为柔性高阻隔薄膜的应用提供理论指导。方法综述柔性高阻隔膜的应用现状及存在问题,总结热蒸发、化学气相沉积、原子层沉积等制备柔性高阻隔薄膜的方法、原理、特点及应用,展望高阻隔膜包装材料的发展前景。结果高阻隔薄膜制备工艺趋向于单次制备,采用等离子体辅助原子层沉积技术是制备超高阻隔薄膜的首选,原子层沉积(ALD)和分子层沉积(MLD)结合也是获得超高阻隔薄膜的未来发展方向。结论快速、高效地制备柔性高阻隔薄膜是包装工业的发展趋势。     

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。     

原子层沉积生长速率的控制研究进展

原子层沉积生长技术(ALD)是以表面自限制化学反应为机制的薄膜沉积技术, 可以一层一层地生长薄膜。该技术具有生长温度低、沉积厚度精确可控、保形性好和均匀性高等优点, 逐渐成为制备薄膜材料最具发展潜力的薄膜生长技术。作为ALD技术中一个关键的指标--生长速率, 不仅对沉积所得薄膜的晶体质量、致密度起重要作用, 更重要的是影响集成电路的生产效率。本文综述了近年来ALD生长机制和生长速率方面的研究结果, 以及ALD技术生长速率的影响因素, 并分析探讨了提高和改善ALD生长速率的方法以及研究趋势。     

Cu电极保护膜层氧化铝的原子层沉积工艺研究

介绍了硅功率器件Cu电极保护钝化膜层氧化铝的制备方法。采用热法ALD工艺和等离子增强ALD工艺在铜上沉积氧化铝薄膜,研究了不同ALD工艺、氧化剂种类、沉积温度和载气对氧化铝膜层质量及铜抗氧化保护效果的影响。结果表明：氧化剂对原子层沉积氧化铝薄膜的质量和铜电极的保护性能起着决定性作用;以臭氧(O₃)作为氧化剂,氧化铝薄膜极易脱落,与铜表面的结合力很差;以氧等离子体(O-)作为氧化剂,铜表面被氧化形成了氧化铜(CuO_x)层;而以水蒸气(H₂O)作为氧化剂,在低温100℃下,得到的Al₂O₃薄膜致密,无明显缺陷,且与铜金属层的结合力较优,对铜抗氧化保护效果良好;当沉积温度高于200℃时,原子层沉积氧化铝薄膜的缺陷明显增多;等离子增强ALD工艺中,当载气为Ar时,所得氧化铝膜厚度不均匀,铜电极发生强烈氧化。     

薄膜生长的三维蒙特卡罗模型

构造三维蒙特卡罗模型,研究了六边形基底薄膜生长的过程.在模型中针对每个原子考虑了原子沉积、原子扩散及原子脱附三个动力学过程,并认为这三个过程是相互独立的,即在同一计算步长中三个过程依据各自的概率发生.经过生长过程可视化的结果表明,薄膜原子之间的相互作用能、基底温度和沉积速率对薄膜的生长方式有显著的影响.这一结论得到了实验的验证.     

载气对化学气相沉积中气体流场、反应物与热解炭沉积率影响的仿真研究（英文）

为了研究载气对化学气相沉积过程的影响,采用二维仿真模型,模拟立式反应炉中化学气相沉积过程。并建立了全组分扩散模型描述化学气相沉积过程中气体分子间的扩散过程。研究了氢气,氮气和氩气对气体流场,反应物浓度场以及热解炭沉积率的影响。结果表明,氢气有利于提高气体流场的稳定性;氢气有利于反应物的扩散,以氢气作为载气时,沉积壁面CH_4,C_2H_2,C_2H_4和C_6H_6的浓度均匀性较好。采用氩气和氮气作为载气时,沉积率均高于氢气做载气的情况,但热解炭的沉积均匀性低于氢气做载气时的情况。仿真结果与实验吻合较好。     

Se离子束辅助沉积CIS过程的数值分析

通过研究连续Se离子束辅助磁控溅射技术,在柔性聚酰亚胺基底上沉积形成CIS薄膜的过程,建立了相应的薄膜沉积模型。在此基础上,以离子注入深度效应作为研究对象,从扩散均匀性角度进行模拟计算,并与传统气相原子沉积方法进行比较。通过比较分析,计算出Se扩散均匀性为90%时,采用离子束辅助沉积所需的衬底温度明显低于气相原子沉积所需的衬底温度。