原子層沉積ALD 技術的反應原理示意圖
 

如圖所示，原子層沉積過程由A、B兩個半反應分四個基元步驟進行：1）前驅體A脈沖吸附反應；2）惰氣吹掃多余的反應物及副產物；3）前驅體B脈沖吸附反應；4）惰氣吹掃多余的反應物及副產物，然后依次循環從而實現薄膜在襯底表面逐層生長。
 

通過溶膠-凝膠、PVD、CVD 和 ALD 方法在復雜表面上沉積薄膜的示意圖

1. 反應具有自限制性，因此每個周期理論上最多只有一層目標涂層形成。

2. ALD反應具有較好的繞鍍性，可以實現其他方法無法達到的保形，均勻的涂層。

3. 厚度可控，通過控制反應的周期，從而實現原子層級的厚度控制。

粉末原子層沉積PALD技術制備的薄膜更均勻(左：溶膠凝膠法；右：ALD)

2.粉末易團聚，傳統方法很難實現均勻的涂層包覆
粉末材料顆粒間的范德華力和顆粒表面水分引起的液橋力均會造成嚴重的團聚，影響粉末分散性，對包覆造成不良影響。此外前驅體的注入方向如不能穿過粉末床層，則前驅體與粉末無法充分接觸，反應不充分。因此所有的粉末表面改性方法都需要考慮如何使粉末分散并與反應物充分接觸。粉末 原子層沉積ALD 設備會采用諸如：流化，旋轉，振動等手段輔助粉末在 ALD 反應的過程中持續保持分散狀態。
 

不進行粉末分散很難得到均勻的粉末表面涂層

下一期我們來聊一下粉末原子層沉積有哪些應用。