PLD脉冲激光薄膜沉积系统

PLD技术在薄膜制备方面的优势和特点:

脉冲激光沉积技术是目前火热薄膜制备技术, 利用PLD技术制备薄膜具有很好的可控性和可设计性, 可通过控制材料成分、激光能量密度、气压、气体、基底材料、沉积角度等, 来实现薄膜的各种功能和结构. 另外, PLD 可以在室温下进行沉积; 然而, 目前PLD还有一些技术和工程上的难题需要解决, 例如, PLD会出现相爆炸等效应, 引起大颗粒飞溅, 从而增大薄膜的表面粗糙度, 降低薄膜质量; 另外, 大面积均匀沉积也是目前PLD实现大规模工业化生产的一大瓶颈;

芬兰Pulsedeon的ColdAb技术基于皮秒, 飞秒短脉冲激光薄膜沉积技术, 可从源头遏制引起薄膜不均匀的微粒及飞溅效应, 且配合独特的设计和功能配置, 从而被证实在制备大面积高质量薄膜方面有优势, 且可实现全自动产业化.凭借这些技术特点, Pulsedeon受邀成为欧盟LISA锂硫电池, PulseLion全固态电池项目中PLD薄膜沉积工艺参与者.

PLD制备高性能薄膜拥有很多的优势，总结如下:

1）PLD制备的薄膜材料类型非常广泛。由于高能量密度的激光可以烧蚀大多数材料，包括难融材料和特殊材料，并且材料之间还可以组合成复合材料，这又提高了可制备材料体系的丰富度，因此脉冲激光制备的薄膜材料不受材料类型的限制，拥有庞大的材料体系。

2）PLD制备的薄膜结构和形貌可控。PLD可以通过控制激光能量密度、背景气压、背景气体种类、基底材料种类、基底温度、沉积倾斜角度等参数实现对产物结构和形貌的控制，实现不同晶体结构、不同疏松度形貌、不同颗粒形状尺寸薄膜的制备，这使得薄膜性能具有很好的可调控性。

3）利用PLD的保组分性能够很容易地实现薄膜成分控制，易获得期望化学计量比的多组分薄膜，有利于制备多元复杂化合物和合金薄膜。

4）薄膜生长所需的基底温度相对较低，且与基底结合力强。由于高能量密度的脉冲激光轰击的原子(离子)具有很高的能量，不需要很高的基底温度就可以在基底表面自由迁移，因此与传统方法相比，PLD的薄膜生长温度更低，甚至可以在室温下沉积高质量的薄膜，在不耐高温的柔性基底上沉积薄膜以制备柔性器件。

5）沉积效率高。文献中所报道的PLD沉积效率可达10 μm/min以上。

欧盟PulseLion全固态锂电电池应用案例：

PulseLion项目获得了欧盟地平线及欧盟研究与创新计划的资助, 并联合全欧固态电池行业中知名的15个研究单位及企业, 致力于解决行业技术瓶颈并将第四代全固态电池技术大规模制造产业化; 该项目中PLD作为工艺关键一环, 其应用是薄锂金属阳极、高离子导电率固态电解质及隔膜层和缓冲膜等关键技术解决方案均由Pulsedeon公司供应. 除了PLD薄膜沉积工艺外, 其高品质靶材也由Pulsedeon制备供应.

欧盟LISA锂硫电池应用案例：

欧盟LISA新型固态锂硫电池项目, 致力于解决固态锂硫电池稳定产业化瓶颈,  Pulsedeon作为薄膜沉积技术参与者, 提供了从实验级到产业级的PLD相关技术工艺和材料, 其中包括 “集流体及隔膜上多个工艺多层薄膜沉积”; “金属锂阳极制备沉积”; “陶瓷薄膜沉积层的制备”; “固态电解质的制备及优化工艺”; “用于R2R PLD中试涂层生产的SSE”; “锂硫电池实验级到产业化大面积薄膜沉积制备工艺”等环节.