原子层沉积技术 原理及其应用PDF|Epub|txt|kindle电子书版本下载

原子层沉积技术 原理及其应用PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 原子层沉积技术概述1

1.1 原子层沉积技术的诞生与发展1

1.2 原子层沉积技术的应用与前景9

1.3 原子层沉积技术面临的挑战11

参考文献12

第2章 原子层沉积原理18

2.1 原子层沉积基本原理18

2.1.1 原子层沉积系统的基本结构18

2.1.2 原子层沉积中的表面化学特性19

2.1.3 影响原子层沉积速率的因素26

2.2 原子层沉积的特点33

2.3 原子层沉积分类35

2.3.1 原子层沉积反应室36

2.3.2 空间原子层沉积38

2.3.3 电化学原子层沉积38

2.4 原子层沉积中的原位表征与监控39

参考文献45

第3章 原子层沉积前驱体49

3.1 原子层沉积前驱体的要求49

3.2 原子层沉积前驱体的种类50

3.3 原子层沉积前驱体的特点及其应用51

3.3.1 金属类前驱体51

3.3.2 非金属类前驱体57

3.4 原子层沉积前驱体的设计与理论计算59

3.4.1 金属与配体的配键强度59

3.4.2 前驱体的热稳定性60

3.4.3 前驱体的水解活性61

3.4.4 前驱体设计筛选流程63

参考文献64

第4章 原子层沉积材料与生长机理69

4.1 引言69

4.2 原子层沉积氧化物70

4.2.1 H2O作为氧源71

4.2.2 活性氧作为氧源72

4.2.3 H2O2作为氧源73

4.2.4 醇盐作为氧源74

4.3 原子层沉积氮化物75

4.3.1 热ALD沉积氮化物75

4.3.2 PEALD沉积氮化物77

4.4 原子层沉积半导体78

4.4.1 元素半导体79

4.4.2 Ⅲ-Ⅴ族半导体80

4.4.3 Ⅲ-Ⅵ族半导体82

4.5 原子层沉积金属82

4.5.1 贵金属83

4.5.2 过渡金属85

4.5.3 活泼金属87

4.5.4 原子层沉积金属面临的挑战88

参考文献89

第5章 原子层沉积理论计算与模拟95

5.1 理论计算与模拟方法简介95

5.1.1 量子力学方法95

5.1.2 分子力学方法99

5.1.3 分子动力学模拟99

5.1.4 蒙特卡罗模拟100

5.2 原子层沉积反应机理的理论计算101

5.2.1 SiO2 ALD的反应机理101

5.2.2 Al2O3 ALD的反应机理107

5.2.3 HfO2 ALD的反应机理110

5.3 原子层沉积的生长过程模拟112

5.3.1 动力学蒙特卡罗方法112

5.3.2 蒙特卡罗与分子动力学相结合的方法114

5.4 展望与挑战115

参考文献116

第6章 等离子体增强原子层沉积技术及其应用121

6.1 等离子体增强原子层沉积原理122

6.1.1 等离子体增强原子层沉积基本原理122

6.1.2 等离子体的性质124

6.2 等离子体增强原子层沉积的设备126

6.2.1 自由基增强原子层沉积127

6.2.2 直接等离子体原子层沉积127

6.2.3 远程等离子体原子层沉积128

6.3 等离子体增强原子层沉积的特点128

6.3.1 降低沉积温度129

6.3.2 拓宽前驱体、生长薄膜材料和衬底的种类130

6.3.3 提高沉积速率130

6.3.4 改进薄膜性能131

6.3.5 多功能化132

6.3.6 局限132

6.4 等离子体增强原子层沉积的应用134

6.4.1 铜互连的扩散阻挡层134

6.4.2 高介电常数材料136

6.4.3 等离子体原位处理138

6.4.4 低温（室温）沉积139

6.4.5 其他应用142

6.5 展望与挑战142

参考文献142

第7章 分子层沉积及其应用148

7.1 分子层沉积概述148

7.2 分子层沉积材料及其表面化学151

7.2.1 有机聚合物151

7.2.2 有机-无机杂化物156

7.3 分子层沉积的应用170

7.3.1 有机聚合物170

7.3.2 有机-无机杂化材料174

7.4 展望与挑战183

参考文献183

第8章 原子层沉积在微电子领域的应用188

8.1 引言188

8.2 逻辑器件188

8.2.1 Si基MOSFET器件189

8.2.2 Ge基MOSFET器件191

8.2.3 Ⅲ-Ⅴ族MOSFET器件193

8.2.4 碳纳米管和二维半导体FET器件196

8.3 存储器件200

8.3.1 动态随机存储器201

8.3.2 电荷俘获型存储器203

8.3.3 阻变存储器210

8.3.4 铁电随机存储器213

8.3.5 磁记录存储材料215

8.4 其他应用218

8.4.1 金属互连、阻挡层和籽晶层218

8.4.2 高密度MIM/MOM电容220

8.5 小结221

参考文献221

第9章 原子层沉积在纳米技术领域的应用227

9.1 原子层沉积在纳米图形制备中的应用227

9.1.1 选区原子层沉积227

9.1.2 自对准原子层沉积235

9.1.3 间隔层限制的双重图形技术236

9.1.4 ALD辅助的嵌段共聚物光刻238

9.2 原子层沉积在纳米结构制备中的应用240

9.2.1 模板辅助的纳米结构的制备240

9.2.2 催化辅助的纳米结构的制备241

9.3 原子层沉积在表面、界面工程中的应用243

9.3.1 表面工程244

9.3.2 界面工程247

9.4 原子层沉积在纳米器件中的应用252

9.4.1 微纳机电系统252

9.4.2 纳流体器件254

9.4.3 单分子传感器件255

9.4.4 磁隧道结器件256

参考文献257

第10章 原子层沉积在光学领域的应用263

10.1 引言263

10.2 传统光学器件263

10.3 新型光学器件266

10.3.1 光子晶体266

10.3.2 表面等离激元270

10.3.3 光学微腔272

10.3.4 其他光学器件273

10.4 透明导电氧化物275

10.4.1 原子层沉积制备TCO薄膜275

10.4.2 应用举例277

10.5 展望与挑战279

参考文献279

第11章 原子层沉积技术在能源领域的应用283

11.1 引言283

11.2 原子层沉积技术在锂离子电池领域的应用283

11.2.1 锂离子电池的简介283

11.2.2 锂离子电池材料的ALD合成285

11.2.3 三维全固态锂电池的ALD制备289

11.2.4 电极材料的表面修饰291

11.2.5 小结296

11.3 原子层沉积技术在太阳能电池领域的应用297

11.3.1 纳米结构光电极的ALD制备297

11.3.2 基于ALD的电极表面钝化300

11.3.3 基于ALD的电极表面敏化302

11.3.4 基于ALD的能带调控304

11.3.5 小结305

11.4 其他应用306

11.4.1 ALD技术在超级电容器领域的应用306

11.4.2 ALD技术在燃料电池领域的应用309

11.4.3 ALD技术在光电化学分解水领域的应用313

11.5 展望与挑战319

参考文献320

第12章 原子层沉积在催化领域的应用329

12.1 引言329

12.2 颗粒和高深宽比结构的原子层沉积329

12.2.1 静态颗粒上的原子层沉积329

12.2.2 流化床原子层沉积330

12.2.3 旋转式原子层沉积反应室333

12.2.4 高深宽比结构的原子层沉积335

12.3 负载型金属催化剂的ALD合成及其应用337

12.3.1 负载型金属催化剂的ALD合成337

12.3.2 负载型金属催化剂的稳定化342

12.3.3 应用举例344

12.4 氧化物催化剂的ALD合成及其应用346

12.4.1 氧化物催化剂的ALD合成346

12.4.2 应用举例349

参考文献352

第13章 原子层沉积在生物医学领域的应用355

13.1 引言355

13.2 基于生物模板和仿生的原子层沉积355

13.2.1 蛋白质基纳米结构355

13.2.2 肽聚集体357

13.2.3 天然纤维358

13.2.4 图案型生物材料359

13.2.5 生物矿化结构363

13.3 基于聚合物的原子层沉积363

13.3.1 聚合物基体上原子层沉积反应机理364

13.3.2 原子层沉积在聚合物基体上的应用367

13.4 生物相容性涂层原子层沉积及其应用370

13.4.1 ALD沉积生物相容性涂层370

13.4.2 植入支架方面的应用373

13.5 原子层沉积薄膜在生物医学领域的其他应用375

13.5.1 生物传感器375

13.5.2 生物检测376

13.5.3 生物电子器件376

参考文献377