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ALD

원자층 증착 (atomic layer deposition, ALD) 방법은 각각의 반응 기체들을 순차적인 펄스 형태로 주입하여 기상반응을 억제하고 기판 표면에서 자기 제한적인 흡착 과정(self-limited adsorption)을 통한 표면 반응에 의해 박막을 형성하는 방법이다. 전체 증착되는 막의 두께는 증착 사이클의 수를 통해 조절되기 때문에 원자 층 단위에서의 두께 조절이 용이하다.

ALD Process

전구체 (precursor) 흡착 및 퍼지

증착을 원하는 물질이 포함된 전구체를 기판 표면에 흡착시킨다. 이 과정에서 전구체의 배위자(ligand) 들에 의해 자기 제한적인 흡착 과정이 진행됨에 따라 일정량 분자들이 흡착된 후에는 더 이상 흡착이 진행되지 않게 된다. 전구체끼리의 흡착은 물리흡착으로 이루어져 결합력이 약하기 때문에 쉽게 떨어질 수 있으며, 반면 기판과 흡착한 전구체는 화학흡착으로 더 강한 결합을 하기 때문에 그다음 단계인 purge 단계에서 물리흡착한 전구체는 모두 떨어져 나가 제거되고 화학흡착한 전구체는 흡착된 채로 남아 있게 된다. 이러한 화학흡착과 물리흡착의 차이에 의해 원자층 단위의 조절이 가능하게 된다.

반응체 (reactant) 반응 및 퍼지

원하는 박막을 만들기 위해 반응체를 공급하게 되면, 반응체와 기판에 흡착되어 있는 전구체가 서로 표면 화학 반응을 하여 막이 형성되고, 물리흡착된 반응체와 부산물은 이어지는 퍼지 과정 에서 제거되고 원자층만큼 성장하게 된다. 이와 같은 과정이 한 사이클로 구성되며 증착 속도는 배위자의 크기 효과로 인해 보통 사이클당 당 원자층 이하로 나타나는 특성을 보인다. 이렇게 원자층 증착은 표면에서의 반응을 이용하고 물질들을 교대로 주입하기 때문에 증착속도가 느리다는 단점이 존재함에도 불구하고 완벽한 단차피복성을 보여주는 한편, 표면 반응을 통하여 증착이 진행되므로 적절한 전구체와 반응체의 선택을 통해 비교적 저온에서 고품질의 박막증착이 가능하다.

ALD의 장점 및 응용분야

TiO2 nano tube
by Lucida™ D100 ALD

ALD의 장점

·고품질의 박막 형성
·원자 레벨의 두께 조절성
·파티클 및 핀홀 FREE
·저온증착
  - 플라스틱 기판 사용가능
·배치타입 ALD로 대량생산 가능

·뛰어난 단차 피복성
  - 복잡한 3D 형상 증착 가능
·다양한 증착 물질
  - 산화물, 질화물, 황화물, 금속,
    유기물-무기물 물질, 고분자 등

Al2O3 film with conformal
step coverage of 32:1
aspect by
Lucida™ D100 ALD

다양한 ALD의 응용분야

·반도체
·태양전지
·Flexible OLED 디스플레이
·OLED 조명
·LED 코팅
·광학적 코팅
·항균 코팅

·슈퍼 배리어 코팅
·MEMS
·이차전지
·다양한 나노응용 기술
·센서
·바이오

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