粉末原子層沉積是一種新興的化學(xué)氣相沉積技術(shù),它將傳統原子層沉積技術(shù)擴展到了粉末材料表面的修飾??梢詫Ω鞣N粉末材料進(jìn)行表面修飾,例如金屬、氧化物、非晶體等,從而獲得所需的表面性質(zhì)和功能。在本文中,將對其技術(shù)進(jìn)行詳細探討。
1.原理和機制:
它的原理和傳統技術(shù)相似,都是通過(guò)交替注入兩種或多種前驅體分子來(lái)完成預定周期的化學(xué)反應,從而在材料表面逐層生長(cháng)一定厚度的薄膜。
使用的是粉末材料作為反應基底,可以通過(guò)氣流或旋轉式反應器等方式將粉末材料投入反應室中。
此外,還需要考慮粉末材料的內部孔隙結構以及表面形貌對反應的影響。
通常包括以下幾個(gè)步驟:
將粉末材料放置在反應室中加熱預處理,從而去除雜質(zhì)和水分等物質(zhì)。
注入第一種前驅體,該前驅體會(huì )在粉末表面發(fā)生化學(xué)反應,并形成一層單原子厚度的薄膜。
通過(guò)惰性氣體沖洗反應室,去除未反應的前驅體和副產(chǎn)物等物質(zhì)。
再注入第二種前驅體,重復上述步驟,直至獲得所需厚度的薄膜。
2.應用和優(yōu)勢
具有廣泛的應用前景,可以被用于制備各種功能材料,例如表面增強拉曼光譜基底、催化劑以及電子器件等??梢詾檫@些材料提供精確地控制的化學(xué)組成、完整的覆蓋度和良好的結晶性能。
與傳統技術(shù)相比,粉末原子層沉積技術(shù)有以下優(yōu)勢:
可以對大量粉末材料進(jìn)行表面修飾,包括骨架結構、非晶體結構以及多孔結構等。
可以實(shí)現高效的反應速率和均勻的薄膜生長(cháng)。
還可以實(shí)現較大尺寸的材料表面修飾,從而擴展了其應用范圍。