PLD技術(shù)在薄膜制備方面的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn):
脈沖激光沉積技術(shù)是目前火熱薄膜制備技術(shù),
利用PLD技術(shù)制備薄膜具有很好的可控性和可設(shè)計(jì)性,
可通過(guò)控制材料成分、激光能量密度、氣壓、氣體、基底材料、沉積角度等,
來(lái)實(shí)現(xiàn)薄膜的各種功能和結(jié)構(gòu).
另外, PLD 可以在室溫下進(jìn)行沉積;
然而, 目前PLD還有一些技術(shù)和工程上的難題需要解決,
例如, PLD會(huì)出現(xiàn)相爆炸等效應(yīng),
引起大顆粒飛濺,
從而增大薄膜的表面粗糙度,
降低薄膜質(zhì)量;
另外, 大面積均勻沉積也是目前PLD實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的一大瓶頸;
芬蘭Pulsedeon的ColdAb技術(shù)基于皮秒,
飛秒短脈沖激光薄膜沉積技術(shù),
可從源頭遏制引起薄膜不均勻的微粒及飛濺效應(yīng),
且配合獨(dú)特的設(shè)計(jì)和功能配置,
從而被證實(shí)在制備大面積高質(zhì)量薄膜方面有優(yōu)勢(shì),
且可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)產(chǎn)業(yè)化.憑借這些技術(shù)特點(diǎn),
Pulsedeon受邀成為歐盟LISA鋰硫電池,
PulseLion全固態(tài)電池項(xiàng)目中PLD薄膜沉積工藝參與者.
PLD制備高性能薄膜擁有很多的優(yōu)勢(shì)，總結(jié)如下:
1）PLD制備的薄膜材料類(lèi)型非常廣泛。由于高能量密度的激光可以燒蝕大多數(shù)材料，包括難融材料和特殊材料，并且材料之間還可以組合成復(fù)合材料，這又提高了可制備材料體系的豐富度，因此脈沖激光制備的薄膜材料不受材料類(lèi)型的限制，擁有龐大的材料體系。
2）PLD制備的薄膜結(jié)構(gòu)和形貌可控。PLD可以通過(guò)控制激光能量密度、背景氣壓、背景氣體種類(lèi)、基底材料種類(lèi)、基底溫度、沉積傾斜角度等參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和形貌的控制，實(shí)現(xiàn)不同晶體結(jié)構(gòu)、不同疏松度形貌、不同顆粒形狀尺寸薄膜的制備，這使得薄膜性能具有很好的可調(diào)控性。
3）利用PLD的保組分性能夠很容易地實(shí)現(xiàn)薄膜成分控制，易獲得期望化學(xué)計(jì)量比的多組分薄膜，有利于制備多元復(fù)雜化合物和合金薄膜。
4）薄膜生長(zhǎng)所需的基底溫度相對(duì)較低，且與基底結(jié)合力強(qiáng)。由于高能量密度的脈沖激光轟擊的原子(離子)具有很高的能量，不需要很高的基底溫度就可以在基底表面自由遷移，因此與傳統(tǒng)方法相比，PLD的薄膜生長(zhǎng)溫度更低，甚至可以在室溫下沉積高質(zhì)量的薄膜，在不耐高溫的柔性基底上沉積薄膜以制備柔性器件。
5）沉積效率高。文獻(xiàn)中所報(bào)道的PLD沉積效率可達(dá)10
μm/min以上。
PLD應(yīng)用案例分享-新型固態(tài)鋰電產(chǎn)業(yè)化：
Pulsedeon的PLD系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)單個(gè)腔體內(nèi)生產(chǎn)鋰電功能層, 且可自行調(diào)節(jié)密度/孔隙率從全密度到70%孔隙率, 可控氣氛中的多樣復(fù)合化學(xué)計(jì)量, 結(jié)晶和非結(jié)晶控制, 薄鋰金屬層, 微米/納米復(fù)合薄膜, 卷對(duì)卷多層結(jié)構(gòu)薄膜,用于陽(yáng)極和陰極隔膜, 固態(tài)電解質(zhì), Barriers等功能薄膜.
作為PLD行業(yè)技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者, Pulsedeon基于皮秒, 飛秒短脈沖激光薄膜沉積技術(shù), 且突破行業(yè)對(duì)于卷對(duì)卷連續(xù)工藝, 產(chǎn)業(yè)級(jí)大面積全自動(dòng)高效率需求, 以及自制PLD高品質(zhì)多種類(lèi)靶材, 憑借這些技術(shù)優(yōu)勢(shì), Pulsedeon受邀成為歐盟LISA鋰硫電池, PulseLion全固態(tài)電池項(xiàng)目中PLD薄膜沉積工藝參與者.
歐盟PulseLion全固態(tài)鋰電電池應(yīng)用案例：
PulseLion項(xiàng)目獲得了歐盟地平線及歐盟研究與創(chuàng)新計(jì)劃的資助, 并聯(lián)合全歐固態(tài)電池行業(yè)中知名的15個(gè)研究單位及企業(yè), 致力于解決行業(yè)技術(shù)瓶頸并將第四代全固態(tài)電池技術(shù)大規(guī)模制造產(chǎn)業(yè)化; 該項(xiàng)目中PLD作為工藝關(guān)鍵一環(huán), 其應(yīng)用是薄鋰金屬陽(yáng)極、高離子導(dǎo)電率固態(tài)電解質(zhì)及隔膜層和緩沖膜等關(guān)鍵技術(shù)解決方案均由Pulsedeon公司供應(yīng). 除了PLD薄膜沉積工藝外, 其高品質(zhì)靶材也由Pulsedeon制備供應(yīng).
歐盟LISA鋰硫電池應(yīng)用案例：
歐盟LISA新型固態(tài)鋰硫電池項(xiàng)目, 致力于解決固態(tài)鋰硫電池穩(wěn)定產(chǎn)業(yè)化瓶頸, Pulsedeon作為薄膜沉積技術(shù)參與者, 提供了從實(shí)驗(yàn)級(jí)到產(chǎn)業(yè)級(jí)的PLD相關(guān)技術(shù)工藝和材料, 其中包括 “集流體及隔膜上多個(gè)工藝多層薄膜沉積”; “金屬鋰陽(yáng)極制備沉積”; “陶瓷薄膜沉積層的制備”; “固態(tài)電解質(zhì)的制備及優(yōu)化工藝”; “用于R2R PLD中試涂層生產(chǎn)的SSE”; “鋰硫電池實(shí)驗(yàn)級(jí)到產(chǎn)業(yè)化大面積薄膜沉積制備工藝”等環(huán)節(jié).
