Atmosfærisk tryk Kemisk dampaflejring
APCVD spiller en uundværlig rolle i industrier som fremstilling af integrerede kredsløb, solceller og fladskærme og er blevet en nøglemetode til fremstilling af forskellige tyndfilm. Dybdegående forskning og omfattende forståelse af APCVD-teknologi er afgørende for udviklingen af tyndfilm.
- God filmuniformitet
- Højere filmaflejringshastighed
- Stærk film-substratbinding
- Kompatibel med ledende materialer
Alt du bør vide om APCVD
Atmosfærisk trykkemisk dampaflejringsteknologi (APCVD) er med sine kernefordele "lave omkostninger, høj effektivitet og bred tilpasningsevne" blevet en uundværlig nøgleteknologi inden for tyndfilmsaflejring. Den har opnået storstilet anvendelse inden for områder som solceller, arkitektonisk glas, værktøjsbelægninger og fleksibel elektronik, hvilket yder vigtig støtte til omkostningsreduktion og effektivitetsforbedring i relaterede industrier.
Hvad er APCVD?
Atmosfærisk trykkemisk dampaflejring (APCVD) refererer til kemisk dampaflejring udført ved atmosfærisk tryk. I modsætning til andre kemiske dampaflejringsteknikker, såsom lavtrykskemisk dampaflejring (LPCVD) og plasmaforstærket kemisk dampaflejring (PECVD), kræver APCVD ikke komplekst vakuumudstyr for at opretholde lavtryksmiljøet. I stedet leveres gasformige forstadier direkte til reaktionskammeret ved atmosfærisk tryk, hvor de reagerer kemisk på substratoverfladen for at aflejre en fast film. Dette gør teknologien mere omkostningseffektiv og lettere at skalere til industrielle anvendelser.
Familien af kemiske dampaflejringsteknologier omfatter, udover APCVD, lavtrykskemisk dampaflejring (LPCVD), plasmaforstærket kemisk dampaflejring (PECVD) og metalorganisk kemisk dampaflejring (MOCVD). LPCVD reducerer reaktionstrykket, minimerer gasfasereaktioner og forbedrer filmens ensartethed og kvalitet, men den lider af en relativt lav aflejringshastighed. PECVD bruger plasma til at forbedre reaktiviteten, hvilket muliggør tyndfilmsaflejring ved lavere temperaturer, hvilket gør den egnet til temperaturfølsomme materialer og enheder. Udstyrsomkostningerne er dog relativt høje. APCVD er derimod kendetegnet ved sin drift ved atmosfærisk tryk, simpelt udstyr og hurtige aflejringshastigheder, selvom den halter lidt bagefter LPCVD og PECVD med hensyn til filmensartethed. Hver af disse forskellige CVD-teknologier har sine egne fordele og ulemper. I praktiske anvendelser bør den passende teknologi vælges baseret på specifikke proceskrav og materialeegenskaber. De supplerer hinanden og fremmer kollektivt udviklingen og anvendelsen af tyndfilmsaflejringsteknologi.
APCVD-processen
Grundprincippet bag APCVD er, at gasformige forstadier kommer ind i et reaktionskammer ved atmosfærisk tryk, undergår en kemisk reaktion på substratoverfladen og danner et fast tyndt filmmateriale, der derefter aflejres på substratet. Reaktionsprocessen involverer primært følgende trin:
- 1. Reaktionsgaslevering
En gasformig forløber indeholdende filmens bestanddele (f.eks. silan SiH₄ til siliciumtyndfilmaflejring) og en bæregas (f.eks. hydrogen H₂, nitrogen N₂ osv.) indføres i reaktionskammeret i et specifikt forhold via et gastilførselssystem. Bæregassen hjælper med at fordele forløberen jævnt i reaktionskammeret og kontrollerer reaktionsgassens koncentration og strømningshastighed.
- 2. Gasdiffusion og adsorption
Den gasformige forløber, der kommer ind i reaktionskammeret, transporteres til substratoverfladen ved diffusion ved atmosfærisk tryk og adsorberes på aktive steder på substratoverfladen. Fordi reaktionen udføres ved atmosfærisk tryk, er gasmolekylernes gennemsnitlige frie vej relativt kort. Dette påvirker i nogen grad ensartetheden af gasdiffusionen, men resulterer også i en relativt høj reaktionshastighed.
- 3. Kemisk reaktion
Forstadiemolekyler adsorberet på substratoverfladen gennemgår en kemisk reaktion under bestemte temperaturforhold (typisk 400-800 °C for APCVD), hvor de nedbrydes eller reagerer med andre molekyler for at danne et fast tyndt filmmateriale. For eksempel nedbrydes silan (SiH₄) til siliciumatomer (Si) og hydrogen (H₂) ved høje temperaturer. Siliciumatomerne aflejres gradvist på substratoverfladen for at danne en tynd siliciumfilm.
- 4. Tyndfilmsvækst
De faste tyndfilmsatomer eller -molekyler, der genereres af den kemiske reaktion, aggregerer og krystalliserer kontinuerligt på substratoverfladen og danner gradvist en kontinuerlig tynd film. Efterhånden som reaktionen fortsætter, øges filmtykkelsen, indtil den ønskede tykkelse er nået.
- 5. Biproduktudstødning
Biprodukter produceret i den kemiske reaktion (såsom hydrogen H₂ fra nedbrydningen af silan) desorberes fra substratoverfladen i gasform og udledes fra reaktionskammeret gennem udstødningssystemet.
Reaktionshastighed
I APCVD påvirkes reaktionshastigheden af en række faktorer, herunder reaktionstemperatur, reaktantgaskoncentration og substratoverfladeaktivitet. Ifølge Arrhenius-ligningen: k = A * exp (-Ea / RT), hvor k er reaktionshastighedskonstanten, A er den præeksponentielle faktor, Ea er reaktionsaktiveringsenergien, R er gaskonstanten, og T er den absolutte temperatur. Denne ligning viser, at reaktionstemperaturen, T, har en betydelig indflydelse på reaktionshastigheden. Forøgelse af temperaturen øger reaktionshastighedskonstanten, k, og reaktionshastigheden accelererer. Desuden øger forøgelse af reaktantgaskoncentrationen også reaktionshastigheden, fordi flere reaktantmolekyler er tilgængelige for reaktion. Desuden påvirker antallet og egenskaberne af aktive steder på substratoverfladen også reaktionshastigheden og filmvækstkvaliteten. Flere aktive steder fremmer precursoradsorption og letter reaktionen.
APCVD-producerede tyndfilm
Som en moden og meget lovende tyndfilmsaflejringsteknologi har APCVD muliggjort storskalaproduktion af en bred vifte af tyndfilm (herunder halvledere, oxider, nitrider, metaller og sammensatte halvledere) inden for halvleder-, solcelle-, optiske og elektronikområder. Her er 30 repræsentative eksempler.
- SiC-film
SiC-film har høj hårdhed, kemisk stabilitet, termisk ledningsevne og et bredt båndgab. Den bruges i højtemperatur elektroniske enheder, strømkomponenter og slidstærke belægninger. Silan og metan anvendes almindeligvis som forstadier i dens fremstilling, hvor reaktionstemperaturen typisk ligger fra 1000 til 1500 °C.
- BaTiO₃-film
BaTiO₃-film udviser en række fremragende egenskaber, herunder ferroelektriske, piezoelektriske og dielektriske egenskaber. Den anvendes i vid udstrækning i elektroniske enheder såsom kondensatorer, sensorer og hukommelsesenheder. Metalorganiske forbindelser anvendes typisk som forstadier, og i APCVD er reaktionstemperaturen typisk mellem 600 °C og 900 °C.
- Pb (ZrₓTi₁₋ₓ) O3-film
Pb (ZrₓTi₁₋ₓ)O₃-film anvendes almindeligvis i produktionen af piezoelektriske sensorer, aktuatorer og piezoelektriske komponenter i mikroelektromekaniske systemer (MEMS). Filmens piezoelektriske egenskaber justeres ved at kontrollere forholdet mellem zirconium og titanium under fremstillingen, typisk ved temperaturer mellem 500 og 800 °C.
- ZnO-film
ZnO-film har fremragende optiske egenskaber (stærk absorption i det ultraviolette område), piezoelektriske egenskaber og halvlederegenskaber. Den har anvendelser i UV-detektorer, transparente ledende elektroder og akustiske overfladebølgeenheder. Diethylzink og oxygen anvendes almindeligvis som forstadier, og reaktionstemperaturen er generelt mellem 300 og 600 °C.
- In₂O₃:Sn Film
ITO-film er en vigtig transparent, ledende oxidfilm med høj transmission af synligt lys og god ledningsevne. Som en transparent, ledende elektrode anvendes den i vid udstrækning i flydende krystaldisplays (LCD'er), organiske lysdioder (OLED'er) og berøringsskærme. Organiske forbindelser af indium og tin anvendes som forstadier, og reaktionstemperaturen er mellem 400 og 800 °C.
- Cd'er Film
CdS-film har et direkte båndgab og er et almindeligt anvendt halvledermateriale. Det bruges som et vindueslag i solceller for at forbedre lysabsorptionseffektiviteten. Det kan også bruges i fotodetektorer. Dimethylcadmium og hydrogensulfid bruges almindeligvis som forstadier, og reaktionstemperaturen er generelt mellem 300 og 500 °C.
- CdTe-film
CdTe-film er et vigtigt fotovoltaisk materiale med en høj lysabsorptionskoefficient og et passende båndgab. Det bruges almindeligvis i produktionen af cadmium-tellurid-solceller og spiller en nøglerolle i den fotovoltaiske industri. Dimethylcadmium og hydrogen-tellurid bruges almindeligvis som forstadier i dets fremstilling, og reaktionstemperaturen er generelt mellem 400 og 600 °C.
- TiN-film
TiN-film har høj hårdhed, høj kemisk stabilitet, god ledningsevne og et gyldent udseende. Den forbedrer slidstyrken og skæreevnen af skæreværktøjer; den kan bruges som en guldlignende belægning, en diffusionsbarriere og et elektrodemateriale. Titaniumtetrachlorid og ammoniak anvendes almindeligvis som forstadier, og reaktionstemperaturen er generelt mellem 800 og 1000 °C.
- TiC-film
TiC-film har høj hårdhed, et højt smeltepunkt og fremragende slidstyrke. Den bruges i produktionen af overfladebelægninger til slidstærke dele, hvilket forbedrer materialets slidstyrke og levetid betydeligt. Titaniumtetrachlorid og metan anvendes almindeligvis som forstadier i dens fremstilling, hvor reaktionstemperaturen generelt ligger i området 1000-1200 °C.
- TiB₂-film
TiB₂-film har høj hårdhed, høj ledningsevne og fremragende kemisk stabilitet. Den anvendes i belægninger til skæreværktøjer, elektrodematerialer og slidstærke belægninger. Titaniumtetrachlorid og boran anvendes almindeligvis som forstadier, og reaktionstemperaturen er generelt mellem 1000 og 1300 °C.
- MoSi₂-film
MoSi₂-film har et højt smeltepunkt, fremragende oxidationsbestandighed og elektrisk ledningsevne. Den anvendes i højtemperaturopvarmningskomponenter og forbindelsesmaterialer til integrerede kredsløb. Molybdæn- og siliciumforbindelser anvendes som forstadier, og reaktionstemperaturen er generelt mellem 1000 og 1500 °C.
- TaSi₂-film
TaSi₂-film har et højt smeltepunkt, lav elektrisk modstand og fremragende termisk stabilitet. Den anvendes almindeligvis i produktionen af diffusionsbarrierer og gate-materialer i integrerede kredsløb. Tantalpentachlorid og silan anvendes almindeligvis som forstadier, og reaktionstemperaturen er generelt mellem 800 og 1200 °C.
- WSi₂ Film
WSi₂-film har et højt smeltepunkt, lav elektrisk modstand og fremragende oxidationsmodstand. Den bruges som et metalforbindelsesmateriale og diffusionsbarriere i ultrastorskala integrerede kredsløb. Wolframhexachlorid og silan anvendes almindeligvis som forstadier, og reaktionstemperaturen er mellem 800 og 1300 °C.
- Ni-P Film
Ni-P-film har fremragende korrosionsbestandighed, slidstyrke og magnetiske egenskaber. Den bruges i emballage til elektroniske enheder, magnetiske lagringsmedier og korrosionsbestandige belægninger. Organiske nikkelforbindelser og fosforforbindelser anvendes almindeligvis som forstadier, og reaktionstemperaturen er mellem 300 og 600 °C.
- Co-P Film
Co-P-film har moderate magnetiske egenskaber og god korrosionsbestandighed. Den anvendes i magnetiske sensorer, magnetiske optagemedier og beskyttende belægninger. Kobolt- og fosforforbindelser anvendes som forstadier, og reaktionstemperaturen er generelt mellem 350 og 700 °C.
- Fe-Ni Film
Fe-Ni-film udviser bløde magnetiske egenskaber med høj permeabilitet og lav koercitivitet. Den bruges almindeligvis til fremstilling af magnetiske komponenter såsom transformerkerner, magnethoveder og induktorer. Organiske forbindelser af jern og nikkel bruges almindeligvis som forstadier, og reaktionstemperaturen er generelt mellem 400 og 800 °C.
- Fe-Co Film
Fe-Co-film udviser høj mætningsmagnetisk induktion og fremragende blødmagnetiske egenskaber. Den anvendes i højfrekvente transformere, magnetiske forstærkere og sensorer. Reaktionstemperaturen er generelt mellem 450 og 900 °C, og legeringssammensætningen kan justeres ved at kontrollere strømningshastighederne for jern- og koboltforløberne.
- Al-Ti Film
Al-Ti Film kombinerer fordelene ved aluminiums lave densitet med titans høje styrke og korrosionsbestandighed. Den bruges som overfladebelægning inden for luftfart, bilindustrien og andre områder. Trimethylaluminium og titantetrachlorid anvendes almindeligvis som forstadier, og reaktionstemperaturen er generelt mellem 500 og 800 °C.
- CIGS Film
Cu (InₓGa₁₋ₓ)Se₂-film er et yderst effektivt fotovoltaisk materiale med en høj lysabsorptionskoefficient og et passende båndgab. Det bruges almindeligvis i produktionen af kobber-indium-galliumselenid-solceller. Filmens sammensætning justeres ved præcist at kontrollere strømningsforholdene mellem kobber-, indium-, gallium- og selenforløbere. Reaktionstemperaturen er generelt mellem 500 og 700 °C.
- AlGaInP-film
AlGaInP-film har et direkte båndgab og udviser fremragende luminescensegenskaber i det synlige lysbånd. Den bruges almindeligvis i produktionen af lysdioder med høj lysstyrke, især i røde og gule LED'er. Filmens sammensætning og egenskaber justeres ved at kontrollere strømningshastighederne for aluminium-, gallium-, indium- og fosforforløbere. Reaktionstemperaturen er mellem 600 og 800 °C.
- SiGeSn-film
SiGeSn-film kombinerer egenskaberne ved silicium, germanium og tin, hvilket giver potentielle elektriske og optiske fordele. Den har forsknings- og anvendelsespotentiale i nye halvlederkomponenter og optoelektroniske komponenter. Under fremstillingen skal strømningsforholdet mellem silicium-, germanium- og tinforløbere kontrolleres præcist, og reaktionstemperaturen er generelt mellem 600-900 ℃.
- YBCO Film
YBa₂Cu₃O₇₋ₓ Film er et højtemperatur superledende materiale med vigtige anvendelser inden for superledende elektroniske enheder, kraftoverførsel, magnetisk levitation og andre områder. Det bruger organiske forbindelser af yttrium, barium og kobber som forstadier, og reaktionstemperaturen er generelt mellem 700 og 900 °C.
- LiCoO₂-film
LiCoO₂-film er et almindeligt anvendt katodemateriale til lithium-ion-batterier. I lithium-ion-batterier fungerer lithium-koboltoxidfilm som katode, der lagrer og frigiver lithiumioner og muliggør batteriets opladnings- og afladningsprocesser. Ved brug af lithium- og koboltforbindelser som forstadier er reaktionstemperaturen generelt mellem 600 og 800 °C.
- LiMn₂O℄ Film
LiMn₂O₄-film er også et katodemateriale til lithium-ion-batterier, der tilbyder fordele såsom lave omkostninger og rigelige ressourcer. Ved fremstilling af lithium-ion-batterier aflejres tyndfilm af lithium-manganoxid på elektrodesubstrater ved hjælp af APCVD-metoden, hvor reaktionstemperaturen generelt ligger mellem 550 og 750 °C.
- LiFePO₄-film
LiFePO₄-film, som katodemateriale til lithium-ion-batterier, tilbyder høj sikkerhed og lang levetid. Den bruger lithium-, jern- og fosforforbindelser som forstadier, og reaktionstemperaturen er generelt mellem 650 og 850 °C.
- YSZ Film
YSZ Film udviser fremragende højtemperaturresistens, varmeisolering og iltionledningsevne. Den bruger yttriumoxid- og zirconiumoxidforbindelser som forstadier, og reaktionstemperaturen er generelt mellem 800 og 1200 °C.
- HfO₂-film
HfO₂-film har en høj dielektricitetskonstant. Som et gate-dielektrisk materiale i integrerede kredsløb kan det effektivt reducere gate-lækage. Ved brug af organiske hafniumforbindelser som forstadier er reaktionstemperaturen generelt mellem 400 og 800 °C.
- Ta₂O₅ Film
Ta₂O₅-film har en høj dielektricitetskonstant og fremragende kemisk stabilitet. Den bruges ofte til at danne det dielektriske lag i kondensatorer, hvilket forbedrer deres kapacitansdensitet og stabilitet. Tantalpentachlorid og oxygen anvendes som forstadier, og reaktionstemperaturen er generelt mellem 500 og 900 °C.
- Nb₂O₅ Film
Nb₂O₅-film udviser en række fysiske og kemiske egenskaber, såsom optiske og elektriske egenskaber. Den har anvendelser i kondensatorer og katalysatorbærere. Ved brug af niobiumpentachlorid (NbCl₅) og ilt (O₂) som forstadier er reaktionstemperaturen generelt mellem 450 og 850 °C.
- VOₓ Film
VO₂-tyndfilm udviser betydelige faseovergangsegenskaber mellem metal og isolator. V₂O₅-tyndfilm udviser derimod fremragende lithium-ion-indsættelses-/ekstraktionsegenskaber. Forstadierne er vanadiumoxychloridtrichlorid (VOCl₃) og oxygen, og reaktionstemperaturen er mellem 300 og 600 °C.
Fordele ved APCVD
Lave startomkostninger
Sammenlignet med teknologier som LPCVD (lavtrykskemisk dampaflejring) og PECVD (plasmaforstærket kemisk dampaflejring), som kræver vakuumpumper (såsom molekylære pumper og Roots-pumper), vakuumtætninger og vakuumdetekteringsudstyr, kræver APCVD-udstyr kun et gasleveringssystem, et reaktionskammer og en varmelegeme. Dette reducerer omkostningerne til kerneudstyret med 30%-50%, hvilket gør det særligt velegnet til mellem- og lavprisapplikationer inden for tyndfilmaflejring.
Deponeringssats
APCVD har typisk en aflejringshastighed på 0.1-10 μm/min, mens LPCVD kun er 0.01-0.5 μm/min og PECVD er 0.05-2 μm/min. Hvis man tager aflejringen af en 1 μm tyk siliciumdioxidfilm som eksempel, tager APCVD kun 0.1-10 minutter, mens LPCVD tager 2-100 minutter og PECVD tager 0.5-20 minutter. For storskala masseproduktionsscenarier (såsom solcellesubstrater og glasbelægninger til fladskærme) kan APCVD reducere produktionscyklustiderne med over 50 %.
Velegnet til store underlag
Gasdiffusion ved atmosfærisk tryk er mere ensartet (især gennem optimeret gasdysedesign), hvilket muliggør ensartet aflejring på substrater med stort areal (såsom 1.8 m × 2.2 m displayglassubstrater og 1 m × 1 m solcelle-siliciumwafere). I modsætning hertil har LPCVD og PECVD begrænset vakuumkammerstørrelse (vakuumkamre med stort areal er vanskelige og dyre at fremstille), og gasfordelingen i et vakuummiljø påvirkes let af kammerstrukturen, hvilket gør det vanskeligt at opfylde aflejringskravene for ultrastore substrater.
Ubegrænsede substrattyper
APCVD kan aflejre tynde film på en række forskellige underlag, herunder metaller (stål, aluminium, titanlegeringer), keramik (aluminiumoxid, siliciumcarbid), glas og plast (polyimid, PET). For metal- og keramiske underlag eliminerer APCVD behovet for kompleks forbehandling (såsom støvsugning og plasmaaktivering) og kræver kun simpel affedtning og rustfjerning til direkte aflejring. For eksempel kan APCVD aflejre titancarbidfilm direkte på den rengjorte hjulnavoverflade ved aflejring af slidstærke belægninger.
APCVD vs. PECVD
Den grundlæggende forskel mellem APCVD og PECVD (plasmaforstærket kemisk dampaflejring) ligger i deres energiforsyningsmetode, som direkte bestemmer deres tekniske egenskaber og anvendelsesscenarier.
APCVD er afhængig af termisk energi til at drive kemiske reaktioner. Ved at opvarme substratet eller reaktionskammeret når gasformige precursormolekyler aktiveringsenergien for reaktionen, hvor de undergår termisk nedbrydning eller kemisk kombination på substratoverfladen for at danne en tynd film. Der er ingen ekstern energi involveret i reaktionen; reaktionshastigheden reguleres udelukkende af temperaturen, hvilket gør den til en "termisk drevet" aflejringsmekanisme.
PECVD bruger et elektrisk felt, såsom radiofrekvens (RF) eller mikrobølger, til at excitere en gas for at generere et plasma. De højenergiske elektroner, ioner og frie radikaler i plasmaet sænker aktiveringsenergien for reaktionen, hvilket gør det muligt for forstadierne at reagere ved lavere temperaturer (typisk 100-400 °C). Plasmaet leverer ikke kun energi, men ændrer også reaktionsvejen, hvilket gør det til en "plasmaassisteret" aflejringsmekanisme.
| Driftsparametre | APCVD | PECVD |
| Reaktionstryk | Atmosfærisk tryk (101.3 kPa) | Lavt tryk (normalt 1 – 100 Pa) |
| Reaktionstemperatur | Mellem – høj temperatur (200 – 1200°C, for det meste 400 – 800°C) | Lav temperatur (100 – 400°C) |
| Energikilde | Termisk energi såsom modstandsopvarmning, infrarød opvarmning | Elektrisk feltenergi såsom radiofrekvens (primært 13.56 MHz), mikrobølge |
| Kerneudstyr | Gasleveringssystem, varmemodul, reaktionskammer | Vakuumsystem, plasmagenerator, reaktionskammer |
| Krav til forløber | Skal have termisk nedbrydningsaktivitet, primært uorganiske/organometalliske forbindelser | Kan bruge lavaktive forstadier, nogle kan direkte bruge gasser (såsom SiH₄, NH₃) |
| Forbehandling af substrat | Simpel (affedtning, rustfjerning osv.) | Kompleks (vakuumafgasning, plasmarensning osv.) |
- Filmens ensartethed
I de tidlige dage var APCVD-filmensartetheden dårlig (tykkelsesafvigelse på ±5% – ±10%). Gennem optimering af gasdysen (såsom flerkanals flowfordelingsdesign) og temperaturfeltfordeling kan ensartetheden nu forbedres til ±3% – ±5%. PECVD opnår typisk en filmensartethed på ±1% – ±3% på grund af sin fremragende plasmafordelingsensartethed, hvilket gør den mere velegnet til applikationer med ekstremt høje krav til ensartethed (såsom belægning af integrerede kredsløbschips).
- Filmtæthed
APCVD-film, der produceres gennem termiske reaktioner ved høj temperatur, har fine korn og kan opnå densiteter på 90 % – 98 % af den teoretiske densitet (f.eks. Al₂O₃-film). PECVD-film er på grund af deres lavtemperaturaflejring tilbøjelige til hulrum og defekter, hvilket resulterer i densiteter, der typisk ligger fra 80 % til 92 %, men kan forbedres til over 95 % gennem efterfølgende udglødning.
Anvendelser af APCVD
APCVD, en moden og meget lovende tyndfilmsaflejringsteknologi, har opnået storskala tyndfilmsaflejring inden for halvleder-, solcelle-, optiske og elektroniksektorer takket være dens fordele ved lave udstyrsomkostninger, høj aflejringshastighed og bred substrattilpasningsevne.
Halvledere
APCVD aflejrer tyndfilm af siliciumnitrid (Si₃N₄) og siliciumdioxid (SiO₂), der fungerer som passiveringslag (som beskytter chippen mod ekstern fugt og urenheder) og mellemlagsisolering (som isolerer forskellige metalliske forbindelseslag) i IC-chips. For eksempel kan tykkelsen af Si₃N₄-film aflejret med APCVD ved fremstilling af 8-tommer siliciumwafere nå ±3%, og gennembrudsspændingen kan nå > 10 MV/cm, hvilket opfylder kravene til chips pålidelighed.
I halvlederdisplayenheder (såsom LCD'er og OLED'er) fungerer APCVD-aflejrede tynde film af indiumtinoxid (ITO) og aluminiumzinkoxid (AZO) som transparente ledende elektroder, der opnår en transmission af synligt lys på > 90 % og en resistivitet < 1×10⁻⁴ Ω・cm.
Solceller
Solceller stiller ekstremt høje krav til tyndfilms-solcellers ydeevne, omkostninger og masseproduktionseffektivitet. I tyndfilms-solceller såsom cadmiumtellurid (CdTe) og kobberindiumgalliumselenid (CIGS) anvendes APCVD til at danne absorberlaget (CdTe) og vindueslaget (CdS). For eksempel aflejres CdTe-absorberlaget ved 500-600°C ved hjælp af APCVD med dimethylcadmium (DMCd) og dimethyltellurium (DMTe) som forstadier. Den resulterende film har en tykkelse på 2-3 μm og en optisk absorptionskoefficient > 1×10⁵ cm⁻¹ (i det synlige lysområde), hvilket effektivt absorberer sollys. CdS-vindueslaget har en tykkelse på 50-100 nm og en synlig lystransmission > 85%.
Optik
Inden for optik og display kan APCVD producere tyndfilm med specifikke optiske egenskaber (såsom højt brydningsindeks, lav reflektionsevne og høj transmittans) for at opfylde kravene til forskellige optiske enheder og displayudstyr. I kameralinser, teleskoplinser og andre anvendelser fungerer alternerende tyndfilm af siliciumdioxid (SiO₂, brydningsindeks 1.46) og titandioxid (TiO₂, brydningsindeks 2.5) afsat af APCVD som antireflektionsbelægninger, hvilket reducerer linsens reflektionsevne fra 4%-5% til under 0.1%, hvilket forbedrer billedkvaliteten. Ved at justere antallet af filmlag og tykkelsen kan smalbåndsfiltre (såsom et 650 nm rødt lysfilter) og afskæringsfiltre (såsom et infrarødt afskæringsfilter) desuden fremstilles til brug i optiske sensorer, laserudstyr og andre anvendelser.
Vision
Udviklingen af APCVD-teknologi vil drive tyndfilmsmaterialer mod billig, høj kvalitet, multifunktionel og grønnere udvikling. Dens integration med teknologier som AI og Internet of Things vil accelerere overgangen af tyndfilmsfremstilling fra erfaringsdrevet til datadrevet og yde vigtig teknisk støtte til opgraderingen af den globale nye materialeindustri. For forskere og ingeniører er en dyb forståelse af principperne og processtyringsprincipperne for APCVD, kombineret med den kontinuerlige udforskning af nye tyndfilmssystemer og anvendelsesscenarier, de centrale drivkræfter for kontinuerlige gennembrud inden for denne teknologi. For virksomheder vil det at forstå udviklingstendenserne inden for APCVD-teknologi og udvikle intelligent udstyr og grønne forløbere give en konkurrencefordel på det fremtidige marked for tyndfilmsmaterialer.