Osadzanie warstw atomowych  ALD (z ang. Atomic Layer Deposition) to metoda pozwalająca na wytwarzanie bardzo cienkich powłok – grubości pojedynczych nanometrów.
Technika bazując na reakcjach chemisorpcji pozwala na kontrolowanie grubości wytwarzanego filmu w skali nano-metrycznej (pojedyncze nanometry a nawet angstremy – w zależności od rodzaju powłoki).

Ponieważ kreowana warstwa wzrasta na powierzchni podłoża (nie jest do niego wiązana po wcześniejszym wyprodukowaniu), pozwala tym samym na jej wytwarzanie na elementach o dowolnym kształcie. Powłoki produkować można na preparatach zarówno płaskich jak i obiektach o skomplikowanej trójwymiarowej geometrii czy bardzo zróżnicowanej morfologii powierzchni (duża chropowatość, wysoki współczynnik high aspect ratio itp.)

ALD jest ulepszoną odmianą chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD). Technika pierwotnie została zastosowana w produkcji izolatorów w postaci nano-laminatów bazujących na substancjach takich jak Al2O3 czy TiO2. Tworzone powłoki odgrywały rolę osłon enkapsulacyjnych (barierowych) elektroluminescencyjnych wyświetlaczy TFEL, których produkcję rozpoczęto w latach 80-tych.

ALD jest technologią umożliwiającą produkcję nowych i ulepszonych produktów. Zapewnia właściwości powłok i materiału, których albo nie można uzyskać w opłacalny sposób z istniejącymi technikami, albo nie mogą być w ogóle osiągnięte innymi metodami. ALD jako metoda osadzania cienkich warstw oferuje również:

  • Precyzyjną kontrolę grubości warstwy, w prawdziwej skali nanometrycznej
  • Warstwy pinhole-free np. dla pasywacji powierzchni
  • Powlekanie podłoży o dużej powierzchni i skomplikowanych kształtach, jak również porowatych materiałów sypkich, czy proszków
  • Proces jest wysoce powtarzalny.

 

ALD opiera się na kontrolowanym osadzaniu warstw na powierzchni. Podczas powlekania, dwie lub więcej par chemicznych lub prekursorów gazowych reaguje kolejno na powierzchni podłoża, tworząc stałą cienką warstwę (patrz schemat poniżej).

ald-atomic-layer-deposition

Aby lepiej zrozumieć proces osadzania warstw atomowych, zapraszamy do zapoznania się z wideo:

Właściwości powlekania i właściwości technologiczne:

Doskonała adhezja: chemisorpcja prekursorów z powierzchnią zapewnia doskonałą adhezję.

Wysycenie: samoistne reakcje powierzchniowe umożliwiają automatyczny proces bez konieczności ciągłej obecności operatora, oraz precyzyjnego dozowania.

Sekwencyjność: Wzrost sekwencyjny zapewnia doskonałą dokładność.

Reakcje sterowane powierzchniowo: reakcje powierzchniowe umożliwiają pokrycie powłokami materiałów o różnych kształtach, właściwościach podłoża.

Precyzyjny i powtarzalny: wzrost grubości warstwy podczas jednego cyklu ALD jest specyficzny dla danego procesu, ale zwykle wynosi około 0,1 nm.

Cienka, gęsta i gładka: ALD umożliwia osadzanie warstw poniżej jednego nanometra grubości. Powłoki cienkie jak 0,8 nm są obecnie stosowane w niektórych zastosowaniach przemysłowych.

Wysoka wydajność: Funkcja sterowania wzrostem powierzchni pozwala na zwiększenie mocy produkcyjnych, zarówno dla dużych partii jak i dużych powierzchniach.

ALD wspomagane plazmą: Powłoki ALD można również modyfikować przy zastosowaniu plazmy w cyklu osadzania, na przykład, aby umożliwić powlekanie pewnymi metalami, lub tlenkami i azotkami o niskiej temperaturze.

ALD na cząstkach i proszkach: Połączenie powłok ochronnych z cząstkami jako podłożem stwarza zupełnie nowe możliwości, na przykład pozwala modyfikować właściwości dyfuzyjne materiałów akumulatorowych.

Najczęstszymi materiałami nanoszonymi techniką ALD są:

Tlenki: Al2O3, CaO, CuO, Er2O3, Ga2O3, HfO2, La2O3, MgO, Nb2O5, Sc2O3, SiO2, Ta2O5, TiO2, VXOY, Y2O3, Yb2O3, ZnO, ZrO2, etc.

Azotki: AlN, Gan, Tanx, TiAlN, TiNX, etc.

Węgliki: TaC, TiC, etc.

Metale: IR, Pd, Pt, Ru, etc.

Siarczki: ZnS, SrS, etc.

Fluorki: CaF2, LaF3, MgF2, SrF2, etc.

Biomateriały: Ca10 (PO4)6(OH)2 (hydroksyapatyt)

Polimery: PMDA-DAh, PMDA-ODA, etc.

Istnieje wiele innych materiałów i procesów dostępnych w zastosowaniach ALD już dziś.

 

Urządzenia ALD ogólnie

Firma Beneq podczas projektowania urządzeń stawia na innowacje, otwartość i rozwój. Jej celem jest stworzenie nowych aplikacji i otwieranie nowych rynków poprzez łączenie doświadczenia z innowacyjnością. Dziś, Beneq ma największe doświadczenie w technologii ALD. Od 2005r firma Beneq wprowadziła  na rynek sprzęt do badań, produkcji seryjnej i ciągłej produkcji przemysłowej, charakteryzujący się szczególną jakością, która gwarantuje opłacalność inwestycji w sprzęt do ALD.

Nie każde urządzenie ALD pozwala wykonać to samo

Sprzęt ALD Beneq gwarantuje doskonałą jakość rozwiązań technicznych. We wszystkich systemach firmy połączono wysoką jakość powłoki z bardzo niskimi czasami cyklu. Beneq jest naturalnym wyborem by osiągnąć najlepszą jakość powłok.

Beneq oferuje szeroką paletę urządzeń ALD, od typowych narzędzi badawczych do dostosowanych do produkcji pełnoprzemysłowej. Każde urządzenie jest projektowane, dostosowywane i produkowane przez profesjonalistów dla profesjonalistów. Niektóre wersje systemów np.  TFS 1200 i TFS NX300, są specyficzne ze względu na aplikacje i są wynikiem współpracy z użytkownikami oraz ich oczekiwaniami.

Poniżej znajduje się lista systemów oferowanych przez firmę Beneq.