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原子层沉积公司阐述ALD技术制备金属粉末

文章出处:公司动态 责任编辑:东莞艾德新材料科技有限公司 发表时间:2021-10-13
  典型的ALD反应过程近似为置换反应,最常用的方法是将金属前体与其相应的氢化物(H2O、H2S、NH3)反应,并且金属前体与这些反应助剂交换其配体以获得相应的化合物。

原子层沉积公司说对于纯金属的沉积,需要的是降低金属状态并去除与金属原子相连的配体,当ALD沉积金属时,存在成核潜伏期,通常很难去除金属有机配体,并且金属原子容易扩散和聚集,在沉积初期,金属通常先形成分散的晶粒,然后晶粒逐渐增大和致密,并平行连接形成连续的薄膜。

原子层沉积公司

1、贵金属
在ALD生长中,贵金属通常由贵金属有机化合物与氧反应生成。这是因为以铂为代表的贵金属比形成化合物更容易生成稳定的金属元素。作为反应物之一的氧将增强这种趋势。金属前体的有机配体被氧化,燃烧产物CO2和H2O在反应过程中被释放,使ALD生长贵金属反应,就像氧气燃烧金属的碳氢基团一样,所谓燃烧反应。
原子层沉积技术在金属粉末领域的应用
以金属有机前体甲基环戊二烯三甲基铂制备铂为例,铂前体配体被取代吸附在表面,部分分布体与表面吸附的氧反应;氧脉冲烧掉剩余的配体,铂表面留下含氧基团,包括催化和表面化学功能,从而形成循环反应。
2、过渡金属
与抗氧化贵金属不同,其他金属的ALD沉积需要选择合适的还原剂、常用还原剂如氢、氨及其等离子体。目前,过渡金属ALD生长的反应机理主要分为三类:氢还原反应、氧化物还原反应和氟硅烷消除反应。
以[Cu(*Bu amd)]2的酰胺基配体与硅衬底的反应为例。引入铜前驱体后,加热配体以刺激与表面羟基的氢化反应,并用单个配体取代桥接结构。定位基底Si-Cu-O键结构。随后引入氢脉冲以还原铜。同时,硅氧键的一部分被恢复,这意味着铜原子可以扩散并聚集成晶体纳米颗粒。由于铜和硅氧衬底之间的键被破坏,原始表面上的反应位点被部分恢复,从而允许配体置换反应继续进行。
3、活泼金属
正电金属包括铝、钛、铁、银和钽。以银为例,由于其化合物均为+1价,很难吸附仅与一个配体结合的金属离子。因此,需要一些电中性加合物配体。通过置换,辅助金属阳离子被吸附到基底上。然而,这种配体的结合通常很弱。ALD成功沉积银的报告中使用的银前体是(hfac)Ag(1,5-COD),其中COD是上述辅助银离子吸附的中性。配体。当COD被替换时,吸附在基底上的银具有足够的表面迁移率和寿命,以便在随后的高纯度氮气清洗步骤中沿着基底表面扩散和成核。在下一个丙醇脉冲中,由于醇对氢的催化氧化,多余的hfac配体被去除,并获得沉积的金属银。
4、金属氧化物(碳化物、氮化物、硫化物)
一些过渡金属氧化物/氢氧化物,如RuO2、Fe3O4、MnO2、V2O5、Ni(OH)2等,具有快速氧化还原反应的能力,并且具有比双电层电容器材料更高的理论比容量。作为一种理想的伪电容超级电容器材料。
Li Ji以纳米多孔金膜为基底,Mn(thd)3和O3为前驱体,高纯氮为载气和洗涤气,采用原子层沉积工艺制备NPG/MnO2复合膜,得到的MnO2薄膜均匀致密,为非晶态,当电流密度为100μA/cm2时,比电容最大为253F/g,该材料循环性能良好,经过4000次充放电后,比电容仍保持98%。
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