热原子层沉积工作原理

热原子层沉积（Thermal Atomic Layer Deposition，ALD）是一种表面修饰技术，通过以原子层为单位将材料沉积在基底表面上。其工作原理主要包括以下几个步骤：

1. 预处理：在热ALD之前，基底表面需要经过预处理，以去除表面的污染物和氧化物，并获得一个干净、平整的表面。

2. 入口分子吸附：在热ALD过程中，首先向基底表面引入一种入口分子，该分子与基底表面相互作用，并被吸附在表面上。这种分子通常是有机金属化合物，可以由高温挥发源（如容易蒸发的液体或固体）输送到反应室。

3. 表面反应：吸附在表面上的入口分子与另一种气体（一般是反应气体）相互作用，从而导致表面反应。这种反应是一个化学反应，通常是使入口分子的一个官能团与反应气体中的一个官能团发生反应，形成固态产物。反应气体可以在特定的温度和压力下通过点火阀控制。

4. 后处理：一个反应周期完成后，必须对基底表面进行后处理，以清除残留的反应物和副产物，并将反应室压力降至初始状态。后处理可以通过引入适当的清洗气体或真空气体实现。

5. 重复步骤：重复以上步骤，直到达到所需的材料厚度。每个反应周期只会沉积单个原子层，因此需要重复进行多个反应周期，直到获得所需的厚度。

热ALD的工作原理基于一种称为“逐层生长”的过程，通过控制反应时间和原料分子引入时间，可以实现精确的控制厚度，从而获得均匀、高质量的薄膜。这使得热ALD在微电子器件制造、太阳能电池、储能材料等领域具有广泛的应用潜力。