希臘神話中普羅米修斯竊取天機，為人類帶來火焰與文明。而納米科學家們無疑是我們時代的“普羅米修斯"。原子層沉積技術（ALD）作為一種精確到原子層面的沉積技術，探尋各種各樣的配方就如同“納米盜火者"一般，將微觀世界的火種帶入現(xiàn)實。
ALD 反應依賴于多種前驅體化學物質得到最終產(chǎn)物的一種氣相沉積技術。由于 ALD 反應的自限制特性，前驅體通常是過量的，從而保證表面的飽和化學吸附，實現(xiàn)均勻包覆。在半導體工藝中，ALD 技術已經(jīng)得到廣泛應用。近年來，隨著粉末 ALD 包覆研究：PALD（Particle ALD）的興起，前驅體的開發(fā)被賦予了更高的使命與要求。開發(fā)新型 ALD 前驅體，將是“納米盜火者"們不竭的使命。
開發(fā)各類前驅體是進行 ALD 反應的關鍵
對于粉末樣品，由于比表面積的增大，消耗的前驅體量也呈幾何數(shù)量級增長。這意味著，相同質量下，粉末樣品需要更多的前驅體進行 ALD 反應。而粉末的粒徑越小，其比表面積越大。相同質量的平面器件其表面積與 1mm 直徑粉末相差 10 倍以上，而與 10µm 粉末比表面差異更接近 16000 倍，相當于一張課桌與標準足球場面積的差別。
粉末 ALD 需要覆蓋的表面積遠遠高于平面器件
高比表面積的粉末樣品不僅對前驅體的用量提出更高的要求，前驅體的存儲以及輸送方式同樣重要。對于半導體行業(yè)而言，公斤級的前驅體儲存瓶即可滿足連續(xù)的生產(chǎn)要求。但粉末 ALD 包覆，尤其是鋰電，金屬等粉末樣品，每年的處理量可達到噸級甚至百噸級，因此前驅體的供應需要使用更大的儲存系統(tǒng)。
粉末 ALD 對前驅體供應要求的范式轉變
此外，并不是所有平面半導體工藝配方都可以被移植到粉末工藝中，而對于復雜的粉末包覆需求，大量使用現(xiàn)有的前驅體將推高使用成本。開發(fā)質量更高，成本更低的批量前驅體制備技術將是大規(guī)模應用 PALD 技術的必然選擇。
目前，能提供大批量前驅體的企業(yè)qu指可數(shù)，而法國液化空氣集團 Air Liquid 便是其中的之一。多年來，Air Liquid 已為眾多行業(yè)的客戶提供服務，更是全球zui大的工業(yè)氣體供應商。為了開發(fā)新一代氣相前驅體，Air Liquid 在全球設立 ALOHA 制造中心，已經(jīng)成功為半導體 45nm 以下 ALD 工藝提供從克級到噸級的前驅體產(chǎn)品。
Air Liquid 的高介電常數(shù)鋯基前驅體產(chǎn)品
前驅體的開發(fā)離不開 ALD 設備的支持與驗證，尤其是對于粉末樣品，好的研究工具是驗證配方可行性的重要平臺。Forge Nano 是全球wei一可提供工業(yè)級 PALD 技術設備服務的企業(yè)。旗下的 P 系列 Prometheus 流化床粉末包覆系統(tǒng)可提供單次最高公斤級的粉末樣品處理量，是理想的 PALD 研發(fā)工具。Air Liquid 作為 Forge Nano 的投資者與合作伙伴，在日本分公司的東京創(chuàng)新園區(qū)使用 Prometheus ™ 研發(fā)系統(tǒng)來驗證用于 PALD 的 ALD 前驅體開發(fā)。
P 系列 Prometheus 的特點：
· 單批次 1mL – 600ml (~1kg) 粉末
· 專li的流化技術可實現(xiàn)均勻的流化和沉積
· 最高 8 通道 ALD 前驅體通道
· 可更換的反應器腔室，確保不同批量粉末的精準包覆
· 敏感粉末的惰性隔離和處理能力
P 系列流化床粉末 ALD 包覆系統(tǒng)
“Forge Nano 將 Air Liquide 視為各個成熟市場的關鍵戰(zhàn)略投資者和合作伙伴。我們很高興為他們提供研究系統(tǒng)，以加速 PALD 技術在日本和全球新應用的采用。一旦 Air Liquid 驗證成功，我們將為終端客戶提供工藝生產(chǎn)規(guī)模的 PALD 設備。"—— Forge Nano 產(chǎn)品管理總監(jiān) Daniel Higgs 博士
“Forge Nano 是 PALD 工藝開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的ling導者。作為 ALD 前驅體“設計者"和供應商，我們很高興安裝 Prometheus PALD 系統(tǒng)來支持我們的 ALD 前驅體開發(fā)，為我們的全球客戶和合作伙伴提供服務。"—— Air Liquid 先進材料新興市場全球總監(jiān) Nicolas Blasco
關于 Forge Nano
Forge Nano 是 PALD 技術供應商，可提供從毫克到千噸級的粉末包覆“端到端"解決方案。目前已經(jīng)接收包括大眾，LG 化學，三井金屬等企業(yè)的投資，開展鋰電電極材料以及金屬材料粉末 ALD 包覆的應用開發(fā)。
關于 Air Liquid
Air Liquid 是工業(yè)和健康領域氣體、技術和服務的全球ling導者，其業(yè)務遍及 78 個國家/地區(qū)，擁有約 64,500 名員工，為超過 380 萬客戶提供服務。Air Liquid 的先進材料正在改變電子和技術科學。通過原子級工程進行創(chuàng)新，為世界的生活、工作方式開辟無數(shù)新的可能。旗下的 ALOHA™ 和 Voltaix® 產(chǎn)品對于制造大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)所需的計算機芯片至關重要。
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