原子层沉积的商业应用

AZo亚博网站下载Materials公司首席技术官James Trevey博士接受了采访建立纳米关于原子层沉积是如何工作的，这项技术是如何成熟的，以及它如何能被商业采用。

你能给我们的读者一些关于Forge Nano和你提供的解决方案的背景吗?

Fano纳米公司最初是在科罗拉多大学博尔德的创始人任期内建立的知识产权持股公司。在获得一些政府资金后，该公司于2013年正式成立，拥有一个商业地址。

该公司的核心重点是将原子层沉积（ALD）商业化。ALD是一种优雅的表面工程技术，即表面科学沉积方法的crème de la crème，已经存在了60多年。然而，在Forge Nano成立时，ALD被困在大学设计的学生构建的系统和低级概念验证领域。在锻造纳米之前，ALD的唯一位置是在研究文章中。yabo214亚博老虎机网登录

流化床是使ALD成为可能的基础技术。但是，尽管它们是进行研发的神奇工具，但它们的规模化成本却高得令人望而却步。因此该领域的普遍理解是，虽然这项技术对改善材料性能很有帮助，但成本太高。

Forge Nano想出了一个解决方案:我们将基于时间的流化床过程转化为空间过程。在这个空间过程中，许多批次的材料可以由单一的仪器同时处理，而不是单一批次的流化床限制，使连续和自动化的工作流程适合商业环境。这个创新的概念是将ALD商业化的第一步。yabo214

你能解释一下原子层沉积过程是如何工作的吗？

ALD背后的过程在它的名字中是隐含的:它是指一次单个原子沉积在表面上，直到形成完整的层就形成了。层是由“前体”形成的，它是依次添加的。由于所涉及的前体的性质，这个过程是自我限制的:第一个前体将与地表上所有可用的位置绑定，但不能继续在其上建造;形成一层单原子厚的薄膜。

该过程的下一步是引入第二前驱体，该前驱体可以与已与表面结合的初始前驱体层发生反应。第二种前驱体以同样的自我限制方式表现，并完成一个具有预期表面化学性质的完全形成的层。从那里，人们可以重复添加层，以建立一个所需厚度的涂层。例如，Al2O3是一种常用的ALD涂层，每层“生长”约1.1埃。因此，这一层需要重复9次才能在感兴趣的基材周围形成~1纳米厚的涂层。

图片来源：锻造纳米

这个过程实现了什么？

想象一下，一颗M&M巧克力豆和一大块巧克力在炎炎夏日放在人行道上。如果你走开几个小时再回来，你会看到一块融化了的巧克力豆。因为它的外壳，M&M幸存了下来。ALD将这种外壳应用于任何材料，不仅用于热保护，而且还具有许多其他优点，如流动性、导电性和反应性。

粒子原子层沉积的常见应用有哪些?

ALD在半导体领域最为知名。它被广泛接受，很可能被用来制造任何你能想到的消费电子设备。这源于该技术的独特能力，它能在接触到的任何物体上创造出极好的适形和可靠的涂层，厚度可控。由于ALD的出现，半导体在过去十年取得了长足的进步。除了半导体之外，它仍然被广泛认为只是一种昂贵的实验室规模的材料改进技术，除了概念验证之外没有任何价值。亚博网站下载自从Forge Nano诞生以来，有许多应用程序在这个领域蓬勃发展，包括:

• 锂离子电池- ALD可用于提高电池寿命、能量密度、功率密度和安全性
• 催化剂- ALD可改善反应性、使用寿命、可回收性，并降低生产成本
• 3 d打印技术- ALD可制造新合金，改善流动性，减少氧化，并提高印刷效率。

还有更多的领域和应用，如制药、化妆品和磁学：这个列表是无穷无尽的。

图片来源：锻造纳米

你能告诉我们的读者Forge Nano是如何制造实验室规模的ALD涂层的吗？

Forge Nano拥有一支拥有超过200年ALD经验的员工队伍。这一经验使我们能够确定新项目的范围并评估商业可行性。由于ALD的应用非常广泛，Forge Nano将重点放在我们认为具有商业前景的项目上非常重要。虽然我们将少量资源分配给感兴趣的特殊情况，但我们的大部分工作必须具有重点和战略性，以实现我们的商业化目标。

我们使用我们的商用实验室级工具普罗米修斯（Prometheus）在实验室级涂敷涂料。普罗米修斯是多年来建造和使用流化床的迭代的结晶。我们向其他研究机构提供普罗米修斯系统，因为我们无法完成世界上所有的研发工作——我们也不想！我们专注于扩展，我们的目标是实现尽可能多的扩展。

我们将材料装入反亚博网站下载应堆，根据项目的范围和目标，按照正确的迭代次数，应用预先指定的前体的正确顺序。我们从物理上描述了我们的涂层，以确保它们满足我们的期望，并在必要时，以基于应用的合适方法评估它们。

这些涂料是如何用于研发应用的？

通常，研发规模的涂料用于概念验证。本阶段的目标只是以一种简单且通常适用于具体应用的方式，对ALD涂层材料与未涂层材料进行逐项比较，以证明有利于ALD的令人信服的数据。概念验证测试成功后，后续步骤的速度和规模在很大程度上取决于相关方的风险承受能力。亚博网站下载

图片来源：锻造纳米

Forge Nano如何将制造原理应用于原子层沉积？

Forge Nano是第一个在这一领域应用制造原理的公司。所有初始设计和原型的概念均源自面向制造的设计（DFM）原则。这包括一些概念，比如保持简单，最小化移动部件，以及使用尽可能多的现成部件来降低系统成本。

随着我们系统的成熟，Forge Nano将继续本着DFM原则进行改进。关于ALD涂层材料的生产化，我们的方法源自六西格玛方法DMAIC，即定义、测量、分析、改进和控制，以及严格的变更管理（MOC）协议。在我们的扩展工作中使用这些基本方法可确保我们的产品开发工作重点突出，并产生可亚博网站下载重复和可靠的结果。

扩大粉末ALD的生产规模有什么挑战?

有许多挑战。我们面临的一个挑战是材料之间的差异。亚博网站下载重要的是不仅要区分磁性粉末和催化剂粉末;但即使是在由不同厂家生产的被认为相同的材料之间。亚博网站下载例如，德国制造的一种名为NMC811的锂离子阴极粉，其性能可能与中国制造的完全不同;即使它应该是相同的基本材料。这就是为什么我们如此专注于寻找合作伙伴，我们可以专注于单一的材料或性能规范，并把我们的时间花在产品开发而不是仅仅概念验证测试上。

图片来源：锻造纳米

Forge Nano如何在将实验室涂料转化为市场产品方面领先?

一个人或一个公司只有通过艰苦的努力才能学到很多东西。包括我们自己在内的许多公司都通过详细的设计过程建立了我们的设备的计算机辅助设计(CAD)模型，并欣赏在电脑屏幕上显示的完美产品。app亚博体育建模是一回事，操作设备和开发流程又是另一回事。app亚博体育

Forge Nano经历了设备的多次物理迭代，从实验室到商业规模，我们积累了大量的实践经验。这使我们比任何进入太空的人都有优势app亚博体育。即使有人复制了我们的最新技术，Forge Nano固有的技术诀窍和知识库也能使我们在市场上保持领先地位。我们的优势在于我们的经验、机构知识和对商业化的关注。

Forge Nano的下一个目标是什么?

Forge Nano即将到来的粒子原子层沉积(PALD峰会)是PALD有史以来的第一次虚拟会议，将于21日星期四举行^圣2020年5月。它将包括来自行业专家的实时流媒体和内容，这些内容将在6月1日之前在线提供^圣. 读者可以在Forge Nano PALD summit页面上注册或查找更多信息。

关于詹姆斯·特里维医生

Trevey博士监督Forge Nano的运营并领导技术开发。他拥有材料科学、机械工程和工程学位亚博网站下载亚博老虎机网登录工程物理学赋予了他独特的能力，使他能够根据技术发展“把点连起来”。

他是专注于固态电池的电化学专家，撰写了大量的出版物和专利。

他的领导能力和组织管理能力使建立纳米自2013年成为联合创始人以来，快速有效地发展。