Метод молекулярного наслаивания (ALD)

Метод Молекулярного Наслаивания (МН), или зарубежный аналог Atomic Layer Deposition (ALD), – это химический метод нанесения тонких пленок веществ на подложку из газовой фазы. Химическая сборка вещества осуществляется путем многократного чередования двух или нескольких реакций, которые в определенной заданной последовательности проводятся на поверхности подложки. Важнейшим отличительным признаком данного метода является саморегуляция процесса: взаимодействие каждого из газообразных реагентов с поверхностью подложки приводит к образованию новых структурных единиц, химически связанных с поверхностью подложки. Результатом одного цикла поочередной раздельной обработки газообразными реагентами (например, парами триметилалюминия и воды) является образование на поверхности подложки монослоя синтезируемого соединения (например, Al₂O₃). Толщина синтезируемого слоя при этом определяется количеством циклов таких реакций, а природа синтезируемого вещества – химическим составом реагентов.

Методом МН - ALD можно покрывать подложки сложной формы и большой поверхности однородным по толщине слоем синтезируемого вещества, что является его уникальным отличием от всех известных способов нанесения тонких пленок. Воспроизводимый на атомном уровне процесс роста позволяет получать пленки заданной с точностью до монослоя толщины, в том числе с чередованием слоев различных химических соединений. В настоящее время методом ALD синтезированы пленки оксидов (Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂, HfO_2, Ta₂O₅, In₂O₃,SnO₂, ZnO, CdO,V₂O₅, WO₃ и др.), нитридов (BN, AlN, GaN, InN, SiN_x, Ta₃N₅, Cu₃N, Zr₃N₄, TiN, TaN, NbN, MoN и др.), соединений АIIBVI (ZnS, CdS,  ZnSe, ZnTe, CaS, SrS, BaS, CdTe, MnTe, HgTe и др.), соединений AIIIBV (GaAs, AlAs, AlP, InP, GaP, InAs), металлов ( Pt, Ir, Pd, Ag, Au, W, Cu, Co, Fe, Ni, Mo, Ta, Ti, Al, Si, Ge) и ряд других химических соединений.

МН-ALD является одним из наиболее перспективных методов в современной нанотехнологии. Синтезируемые данным методом пленки различных химических соединений используются для получения катализаторов, в микро- и оптоэлектронике, микросистемной технике,  электролюминесцентных экранах, солнечной энергетике, литий-ионных аккумуляторах, коррозионностойких покрытиях, буферных слоях и ряде других применений.

В настоящее время целый ряд зарубежных фирм разрабатывает и выпускает исследовательское и промышленное оборудование для МН-ALD. Недавно начат выпуск аналогичного исследовательского оборудования и в России. Процесс синтеза полностью автоматизирован, скорость роста слоев достигает 0.3 мкм/час. Синтез проводится в условиях вакуума до 10^-1 Па или в потоке инертного газа-носителя. Метод обеспечивает высокую равномерность нанесения пленок: отклонение по толщине слоя не превышает 1% по площади пластины диаметром 200 мм.