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流化床粉末原子層沉積設(shè)備FB-ALD

一、設(shè)備簡述

原子層沉積（ALD, Atomic Layer Deposition)是基于化學(xué)氣相沉積（CVD）的基礎(chǔ)上開發(fā)的新型沉積方式，沉積物以單層原子的方式沉積在基體表面。因?yàn)锳LD可實(shí)現(xiàn)原子級精度的均勻沉積，特別適用于高深寬比的沉積工藝。ALD技術(shù)已普遍應(yīng)用于半導(dǎo)體、光伏等先進(jìn)制造業(yè)，但傳統(tǒng)ALD工藝至適用于片材的沉積工藝。

蘇州紐姆特將ALD技術(shù)與實(shí)驗(yàn)室級流化床反應(yīng)器結(jié)合，打造適用于小型、粉末材料ALD工藝的實(shí)驗(yàn)室FB-ALD。

二、設(shè)備用途

公司與***專家共同開發(fā)的PALD設(shè)備，采用獨(dú)特設(shè)計的流化床反應(yīng)器，**將ALD工藝引入粉體材料行業(yè)，實(shí)現(xiàn)微米、納米材料表面實(shí)現(xiàn)原子級超均勻沉積。可廣泛應(yīng)用于鋰電池正負(fù)極材料、催化劑、醫(yī)藥、化工等行業(yè)。

三、FB-ALD的優(yōu)勢

1、沉積工藝精度高。ALD沉積為單原子沉積，且沉積具有自限性（self-limiting），沉積精度可達(dá)1?（0.1nm），遠(yuǎn)高于普通CVD的沉積精度。

2、沉積層厚度可調(diào)。ALD沉積層厚度可通過原子沉積層數(shù)任意調(diào)整，具有高度可控性。

3、滿足高深寬比材料。對于表面不規(guī)則的材料，傳統(tǒng)CVD工藝易產(chǎn)生“空洞”，造成沉積不均勻；ALD沉積層為單原子層，可均勻覆蓋高深寬比（Depth-Width Ratio, D/W）材料的表層。

4、粉體材料的超均勻包覆。憑借獨(dú)特設(shè)計的流化床（Fluidized Bed），粉體材料在反應(yīng)器內(nèi)形成流化態(tài)，并與沉積氣體充分反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)超均勻包覆，具有高度各向同性。

5、沉積物質(zhì)種類多。目前可沉積的化學(xué)物質(zhì)包括氧化物、氮化物、氟化物、碳化鎢、硫化物、金屬、復(fù)合結(jié)構(gòu) 材料等物質(zhì)。

6、反應(yīng)溫度低。ALD工藝的沉積溫度通常低于300℃，可適用于熱敏性材料或不耐高溫的材料（如高鎳三元正極材料）。

7、高純度沉積物。ALD工藝沉積在中高真空（＜1 Torr）與高純沉積氣和載氣之間切換，無雜質(zhì)引入。

8、自動化控制程度高。設(shè)備通過PLC編程控制，結(jié)合高精度的自動進(jìn)料系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高程度自動化，減少操作人員誤差。

四、應(yīng)用案例：高鎳三元正極材料包覆氧化鋁

三元材料（單晶、二次顆粒）為微米級粉末，常見的干法、濕法包覆氧化鋁受氧化鋁顆粒的影響，無法做到均勻包覆，PALD可以有效解決此問題。

首先將三元材料粉體在特殊設(shè)計的流化床反應(yīng)器內(nèi)形成流化態(tài)，粉體均勻蓬松地懸浮在反應(yīng)器內(nèi)。之后進(jìn)行氧化鋁ALD沉積工藝：TMA與水與粉體表面交替發(fā)生自限性吸附，吹掃氣清除粉體表面多余的反應(yīng)物，形成單原子層氧化鋁。ALD循環(huán)重復(fù)若干次直至形成設(shè)計厚度的包覆層。