原子层沉积 (Atomic Layer Deposition，ALD) 是一种超薄膜沉积技术，它能够指导单原子或单分子层厚度的化学物质在表面上进行沉积，使得制成的涂层拥有优异的均匀性、厚度控制性能以及晶体质量等方面的优点。与传统的薄膜沉积技术相比，它更为精确和可控，也适用于逐步复杂的技术需求。本文将从ALD技术的发展历程、原理与机理、核心装备和应用范围等方面进行阐述。
1. ALD技术的发展历程
ALD技术起源于1970年代，当时是为了填补高纯金属沉积薄膜技术的空白而开始研究。起初的是氧化铝、二氧化硅等获取高质量热稳定陶瓷涂层的应用。然而，先期的研究与实践面临许多问题，如信噪比、表面平整度、核化问题等，制约了这些项目的实现。
到了1990年代，由于微电子行业的发展需求，ALD技术被重新关注并发展。Finland VTT Technology Research Centre开展了一些地震性的工作，他们将ALD配合体上升温的及高度低压技术应用到锌锡合金的制备上，这个方法后来成为ALD的标准方法。其最主要的特性是因为ALD技术是气相与固相分离的，所以可以实现高纯的化合物膜沉积且减少化学毒性，加上自动反应与反应精度的优化，ALD才获得了迅速的发展。
ALD技术得到了快速发展，在材料性质、晶体结构、化学物理行为以及工艺过程的方面都有了巨大的进展。由于ALD技术的很多优势，它受到了各种领域的青睐，如微纳加工、微电子学等领域。同时，由于ALD技术可以选择更广阔的材料、具有更好的兼容性和更高的制作质量，它也被应用于燃料电池、光电设备、太阳能电池等众多的领域。
2. ALD技术的原理与机理
ALD技术的原理是在沉积物表面上沉积化学物质，这些化学物质通常会通过气相化学反应的方式，一次一个原子或分子地添加到表面上。每次反应只向表面加入单一原子或分子，由于表面上的化学反应是制御反应过程的关键，所以ALD可以实现膜的极度均匀性和厚度的精确控制。
总之，ALD技术凭借其高度精确和可控性，以及对材料沉积的长期态性能具有的优异优点，已经到了可以为微电子行业和超级计算机技术等领域提供优异技术支持的程度。除此之外，ALD还具有普遍应用于能量存储、生物医学、有机电子等大量遗留问题的潜能，这些可能最终成为人类解决生命科学基础和按需的工程问题的关键机制。
