本书是面向研究生和从事材料研发等相关行业的科研人员系统介绍原子层沉积技术原理及其应用的一本专业书籍，共13章。包括原子层沉积的发展历史、原理、前驱体、沉积材料及其理论计算与模拟等基础内容，又着重论述等离子体增强原子层沉积和分子层沉积技术，还涉及了原子层沉积在微电子、纳米技术、光学、能源、催化和生物医学领域的应用。本书内容丰富新颖，在注重原子层沉积基本原理和生长机制阐述的同时，又突出了原子层沉积制备材料的先进性和应用的前沿性，反映了原子层沉积技术中的一些最新进展和成果，是先进技术原理与实际应用的有机结合。
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目录
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前言
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
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原子层沉积材料与生长机理69
4.2原子层沉积氧化物70
4.2.1H20作为氧源71
4.2.2活性氧作为氧源72
4.2.3H202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
4.3.2PEALD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
4.4.2III-V族半导体80
4.4.3II-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好力学方法99
5.1.3好动力学模拟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
5.2.1Si02ALD的反应机理101
5.2.2A1203ALD的反应机理107
5.2.3HfQ2ALD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蒙特卡罗与籽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_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自由細强原子层沉积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
8.2.1Si基MOSFET器件189
8.2.2Ge基MOSFET器件191
8.2.3IH-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
9.1.4ALD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其他光学餅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
11.4.1ALD技术在超级电容器领域的应用306
11.4.2ALD技术在燃料电池领域的应用309
11.4.3ALD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
13.4.1ALD沉积生物相容性涂层370
13.4.2植人支架方面的应用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
京公网安备 11010102004214号