原子层沉积 (ALD) 所面临的挑战包括化学反应程序复杂、设备成本高昂，以及需要去除多余的前驱体，从而使涂层制备过程复杂化。此外，原子层沉积需要高纯度的基底才能获得所需的薄膜，而且沉积过程缓慢。
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化学反应过程复杂:ALD 涉及一系列连续、自限制的表面反应，其中含有不同元素的前驱体被逐次引入反应室。每种前驱体都会与基底或之前沉积的层发生反应，形成化学吸附单层。这一过程需要精确控制和了解化学反应，以确保正确合成所需的材料。之所以复杂，是因为需要有效地管理这些反应，确保每一步完成后才开始下一步。
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设施成本高:ALD 所需的设备复杂而昂贵。该工艺涉及高真空条件、气体流量和时间的精确控制，通常还需要先进的监测和控制系统。这些因素导致 ALD 系统的初始成本和运行成本居高不下，这可能成为采用该技术的障碍，尤其是对较小的公司或研究机构而言。
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去除过量前体:薄膜沉积完成后，需要清除腔体内多余的前驱体。这一步骤对于防止薄膜污染以及保持沉积过程的纯度和完整性至关重要。清除过程增加了 ALD 程序的复杂性，需要仔细管理以确保有效清除所有多余材料。
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对高纯度基底的要求:ALD 是一种敏感的工艺，需要高纯度的基底才能获得理想的薄膜质量。基底中的杂质会干扰沉积过程，导致薄膜出现缺陷或结果不一致。对纯度的要求会限制可有效用于 ALD 的材料类型，并增加基底制备的成本和复杂性。
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沉积过程缓慢:与 CVD 或 PECVD 等其他沉积技术相比，ALD 是一种相对缓慢的工艺。这是由于前驱体引入的顺序性和发生的自限制反应。虽然这种缓慢的工艺有利于实现对薄膜厚度和均匀性的精确控制，但在吞吐量和效率方面，尤其是在对生产速度有严格要求的工业应用中，这可能是一个不利因素。
这些挑战凸显了持续研发 ALD 技术的必要性，以提高效率、降低成本并扩大这种先进沉积技术的应用范围。
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