作者吉姆·斯蒂尔，阿拉巴马大学亨茨维尔分校 信用:CC0公共领域 阿拉巴马大学系统的一部分——亨茨维尔阿拉巴马大学(UAH)发明了一种新方法，可以在接近室温的温度下，在基底材料上沉积一层薄薄的原子涂层
UAH博士后研究助理博士
张文贤在购买家用加湿器时，想到了使用超声波雾化技术来蒸发原子层沉积中使用的化学物质(ALD)
医生
张在博士的实验室工作
雷宇，化学工程系副教授
这两人发表了一篇关于他们发明的论文，该论文被《真空科学与技术》杂志选为编辑精选
“ALD是一种三维薄膜沉积技术，在微电子制造中发挥着重要作用，生产诸如中央处理器、存储器和硬盘驱动器等产品
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每个ALD周期都会沉积几个原子深的层
ALD过程重复沉积循环数百或数千次
薄膜的均匀性依赖于化学前体蒸汽和衬底之间的表面自限制反应
“ALD在大批量生产的大硅片上均匀沉积材料的同时，提供了对纳米特征的卓越控制，”Dr
雷说
“这是生产功能强大的小型智能设备的关键技术
" 在网上浏览一款安全易用的家用加湿器时，Dr
Jang观察到市场上的加湿器使用高温下的直接加热或室温下的超声波雾化器振动来产生水雾
“穆恩突然意识到，后者可能是为热不稳定的反应性化学物质产生蒸汽的一种安全而简单的方法，”博士说
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“第二天，穆恩来讨论这个想法，我们在研究实验室设计了实验来证明这个概念
整个过程花了将近一年的时间
但是这个伟大的想法像闪电一样来到了月球
" ALD过程典型地依赖于加热的气相分子，这些气相分子从它们的固体或液体形式中蒸发出来，类似于利用热量蒸发水的室内加湿器
然而，在ALD过程中，一些化学前体是不稳定的，在达到足够的ALD蒸气压之前会分解
“过去，许多反应性化学物质被认为不适合ALD，因为它们的蒸汽压低，而且热不稳定，”博士说
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“我们的研究发现，超声波雾化器技术能够在低至室温的温度下蒸发活性化学物质
" UAH科学家的超声波发明使得使用各种热不稳定且不适合直接加热的化学反应成为可能
“我们研究小组开发的超声波雾化提供了低蒸汽压的前驱物，因为前驱物的蒸发是通过模块的超声波振动实现的，”Dr
雷说
“像家用加湿器一样，超声波雾化产生由饱和蒸汽和微小水滴组成的薄雾，”他说
当雾由载气输送到基底时，微小的液滴不断蒸发
" 该过程使用放置在液体化学前体中的压电超声波换能器
一旦启动，传感器开始每秒振动几十万次，并产生化学前体的薄雾
雾中的小液滴在真空和温和的热处理下在气体歧管中快速蒸发，留下均匀的沉积材料涂层
“使用我们的手稿报道的室温超声雾化，新的ALD过程可以使用低挥发性和不稳定的前体开发，”博士说
雷说
“这将为许多ALD进程打开一扇新的窗口
" 在他们的论文中，UAH的研究人员通过比较氧化钛ALD分别使用热蒸发和室温超声波雾化化学前体来证明概念
“二氧化钛薄膜的质量相当，”博士说
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