原子層沉積是一種基于氣態(tài)前驅(qū)體在沉積表面發(fā)生化學(xué)吸附的納米薄膜沉積技術(shù)，通過(guò)自限制性的前驅(qū)體交替飽和反應(yīng)獲得厚度、組分、形貌及結(jié)構(gòu)在納米尺度上高度可控的薄膜。

　　在原子層沉積過(guò)程中，新一層原子膜的化學(xué)反應(yīng)是直接與之前一層相關(guān)聯(lián)的，這種方式使每次反應(yīng)只沉積一層原子，對(duì)薄膜厚度可以精確控制在單個(gè)納米級(jí)別。該方法對(duì)基材不設(shè)限，尤其適用于具有高深寬比或復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的基材。采用ALD制備的薄膜具有高致密性(無(wú)針孔)、高保形性及大面積均勻性等優(yōu)異性能，這對(duì)薄膜的使用具有重要的實(shí)際意義。

　　原子層沉積的應(yīng)用行業(yè)

　　(1)半導(dǎo)體：根據(jù)摩爾定律，要求半導(dǎo)體器件尺寸不斷減小，而ALD技術(shù)以其優(yōu)異的保型性和均勻性、高的臺(tái)階覆蓋率和速率可控性，在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，包括高k電介質(zhì)、電容器、存儲(chǔ)器、二極管和晶體管等。高k電介質(zhì)是一種可取代SiO2作為柵介質(zhì)的材料，它具備良好的絕緣屬性而且可以大幅減少漏電量。ALD是一種較好的可以制備高k電介質(zhì)材料的技術(shù)，目前主要包括 TiO2、HfO2、Al2O3三種材料。

　　(2)二極管：使用ALD方法制備的二極管表面材料主要有ZnO、ZrO2和Al2O3等。通過(guò)ALD法制備的ZnO薄膜，實(shí)驗(yàn)人員測(cè)試了其在光電二極管和二極管上的應(yīng)用性能后發(fā)現(xiàn)是可以成功應(yīng)用的。隨后還發(fā)現(xiàn)等離子體增強(qiáng)原子層沉積(PE-ALD)是獲得低摻雜濃度ZnO的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)亦有科研人員采用低溫遠(yuǎn)程PE-ALD方法制備了 ZrO2/Zr 納米薄膜，實(shí)現(xiàn)了柔性有機(jī)發(fā)光二極管的有效封裝。此外，ALD還應(yīng)用在晶體管以及其他半導(dǎo)體器件上，如光電結(jié)構(gòu)等。

　　(3)電容器：現(xiàn)今不斷增長(zhǎng)的能源需求下，促進(jìn)了能源存儲(chǔ)設(shè)備的需求，其主要包括可充電電池和通常稱為超級(jí)電容器的電化學(xué)電容器。而且滿大街都是智能手機(jī)等便捷電子設(shè)備的現(xiàn)在，使他們需求。ALD在制備超級(jí)電容器方面具有良好的保持性和比較高的充放電循環(huán)穩(wěn)定性。

　　(4)存儲(chǔ)器：當(dāng)計(jì)算機(jī)處理器的技術(shù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入22納米級(jí)時(shí)，傳統(tǒng)的閃存技術(shù)受到了限制，這時(shí)電阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RRAM)脫穎而出。這種存儲(chǔ)器單元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗和制造成本低、可擴(kuò)展性優(yōu)良和兼容性優(yōu)異。實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)ALD技術(shù)制備的具有中間HfOx/AlOy雙層電阻轉(zhuǎn)換膜的電阻轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)器具有十分優(yōu)良的電阻轉(zhuǎn)換特性，以及多級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力和可靠性。