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原子层沉积制备几种纳米薄膜、纳米

复合结构及其在微电子和储能器件中

的应用研究共3篇

原子层沉积制备几种纳米薄膜、纳米复合结构及其在微电子

和储能器件中的应用研究1

原子层沉积制备几种纳米薄膜、纳米复合结构及其在微电子和

储能器件中的应用研究

随着现代科技的飞速发展，对新型纳米材料的需求越来越大。

纳米材料因其特殊的化学、物理性质被广泛应用于生物医学、

传感器、光电子、储能与微电子等领域。为了满足各种应用需

求，制备具有高质量、高可控性的纳米薄膜、纳米复合结构至

关重要，而原子层沉积（AtomicLayerDeposition，简称

ALD）是实现高质量、高可控的制备方法之一。

原子层沉积是一种逐层沉积技术，它每次沉积的层数可以很好

地控制，数层之后，纳米晶尺寸的分布具有极高的均匀性。此

外，ALD可以分别采用不同的前驱体一步制备复合纳米膜，混

杂、同层复合、分层复合等多种结构，且具有优异的膜质量量、

均匀性和一致性。因此，ALD已经成为一种广泛应用于微弱纳

米制备领域的制备方法。

在微电子和储能器件领域，ALD制备的非晶体材料、复合材料

和复合膜具有优异的可控性和高一致性，还具有几种特点：

1.ALD薄膜厚度可以在几个纳米到几十纳米之间变化，曾根

据需要调整沉积时间和周期，精度高达1纳米；

2.ALD化学过程中的表面化学反应完全可控，选择前驱体和

反应条件，可以实现阴极和阳极氧化、氟化、硝化等功能化，

进一步实现非晶材料，夹杂物等复合纳米材料的直接沉积；

3.ALD技术制备的纳米材料具有较高的结构均一性和界面结

合能；

4.采用ALD制备材料的缺陷密度很低，从而提高了器件的可

靠性和寿命。

在微电子和储能器件的制造中，ALD技术被广泛应用于下列各

种领域：

1.透明导电膜（Transparentconductivefilms，TCFs）

TCF是一种在光电池、可穿戴设备、智能手机屏幕等领域中广

泛应用的材料。狭义上TCF是指导电涂层具有透明性的材料，

而广义上指的是把TCO（表面导电氧化物，如ITO）替换为电

子迁移率高、胶溶性好的新型纳米纤维膜（如Ag，Cu，Au），

而ALD可以通过沉积方式制备新型的非晶氧化物TCF，比如

ZnO，AlN等氧化物材料。这些非晶氧化物TCF的优点是吸收

和反射的光谱具有优异的性能，而且转化效率和光敏感度都很

高。

2.电子器件中的基底

不论是Si，Sapphire，金属，玻璃等基底，制造微机电器件

和一些复合结构，成功地采用通过ALD控制的非晶体材料的沉

积方法。

3.非插入型锂离子电池

现在，锂离子电池是大量应用于移动设备，电动汽车、电池电

量的缓解等需求中的重要动力资源。而锂氧电池又是锂离子电

池发展的新趋势。ALD技术利用其良好的可控性，实现对电池

电性能的调控和控制，同时利用其制备优良的固态电解质和复

合材料，可较大程度地提高锂离子电池的安全性和循环性能。

综上所述，原子层沉积是制备高品质、高一致性纳米薄膜和复

合结构的核心技术之一，同时也是纳米电子和电池应用的重要

UFED材料制备技术之一。虽然ALD技术仍面临一些挑战（如

提高材料沉积速度、实现大面积高速沉积等），但是随着对高

品质、高性能纳米材料需求的不断增加，ALD的市场前景仍然

广阔

总的来说，原子层沉积技术具有不可替代的优势，在纳米电子

和电池等领域有广泛的应用。这种技术能够制备高品质、高一

致性的纳米薄膜和复合结构，为电子器件和锂离子电池等新型

材料的研究提供了重要支持。未来，随着对高品质、高性能纳

米材料需求的不断提高，ALD技术将拓展更广阔的市场前景

原子层沉积制备几种纳米薄膜、纳米复合结构及其在微电子

和储能器件中的应用研究2

在当今先进制造业和微电子技术中，纳米材料的研究和应用愈

发受到关注。其制备的方式有很多，其中原子层沉积制备技术

是目前最为成功的一种纳米材料制备方式之一。

原子层沉积（ALD）是指通过一系列反应，将气态化学物质中

的合适配合物很好的附着到材料表面上，形成一层厚度均匀，

厚度可控的氧化物、氮化物、硫化物等化合物的制备技术。具

体方法为在物质表面加热一个反应室，将两种或多种分别分进

入反应室中的原子或分子化合物，反应二者产生表面反应，