采用三异丙醇铝（ATIP）的氧化铝（Al?O?）原子层沉积：一项实验与理论相结合的研究

摘要： 铝前驱体在Al2O3原子层沉积（ALD）过程中起着关键作用。迄今为止，三甲基铝（TMA）是实验和理论研究中最广泛使用的前驱体之一。然而，由于三甲基铝具有自燃性且与水极度反应，在工业规模应用中可能存在安全风险。铝醇盐提供了有前景的替代方案，但受到的关注较少。本研究以三异丙醇铝（ATIP）作为铝醇盐前驱体的典型代表，对Al2O3 ALD过程进行了理论与实验相结合的研究。实验结果表明，在150°C至175°C温度范围内，采用ATIP与水的热ALD过程具有1.8 ?/周期的最大生长速率（GPC）。基于原位质谱分析和密度泛函理论（DFT）计算，氧化铝薄膜的形成主要发生在水脉冲阶段，通过水与吸附前驱体之间的配体交换反应实现；而在ATIP脉冲阶段仅发生ATIP的吸附和/或其解离。设计以醇盐基团为基本配体的杂配体前驱体虽具挑战性，但对未来工业规模的Al2O3 ALD极具前景。