星空电竞 实现常压下高品质功能薄膜的生产“Mist CVD”，全球唯一的创新成膜技术
- 雾气CVD*作为在大气压下生产高质量功能薄膜的方法，在国内外得到越来越多的应用。该技术的开发者 Toshiyuki Kawaharamura 教授是最早认识到雾流（一种处理气体和液体流体的气液多相流）潜力的人之一，并持续研究将雾气 CVD 确立为可应用于纳米技术的技术。在此过程中，他们发现反应堆中存在莱顿弗罗斯特态的液滴（ELSD），并且有足够的时间让液滴相互碰撞（LPCD）。这导致了一种能够同时实现低环境影响、大面积均匀性、高质量和成分控制的技术的发展，所有这些都是传统方法不可能实现的。 *雾化学气相沉积
通过探索雾的潜力发现薄膜制造技术的实际应用
功能薄膜的开发是提高电子器件性能的关键。
高成本的真空设备通常用于制造薄膜，但维持真空需要大量的能量。因此，需要开发替代技术来减少对环境的影响。然而，当功能性薄膜在空气中而不是在真空中制备时，由于热对流和副反应会出现不均匀性，因此人们认为这种方法很难应用于纳米技术。
“Mist”是一种利用雾流的薄膜生产技术CVD”的川原村教授发现并建立了一种高度控制大气中化学反应的方法。它已经开始投入实际使用。
雾化法是将溶液制成雾状并通过载气输送，然后通过热分解形成薄膜的方法。超声波产生的雾化液滴尺寸特别小，因此可以停留在空气中，像气体一样被输送和整流，对环境影响很小。川原村教授设计了一种称为“碰撞混合”的方法，该方法利用雾的特性，使含有雾的气体相互碰撞，产生压力损失并调整流动。结果，他们发明了一种产生均匀雾流的装置，成功地控制了原料的流动，实现了均匀薄膜的生产。
此外，我们发现，当含有雾气的气体流经反应器时，会发生“莱顿弗罗斯特现象”，即液滴因快速加热而悬浮。这一现象的论证导致了产生均匀薄膜的原理的阐明，从而导致了这项研究的重大发展。
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已经可以在大面积上以原子水平制造均匀、高质量的薄膜，并已由东芝三菱电机工业系统有限公司（TMEIC）作为“雾膜沉积系统”投入实际使用，并正在向国内企业引进。
“我想利用雾的特性来实现一种超越传统方法的技术”，川原村教授在继续研究过程中发现，有一段时间“悬浮在空气中的水滴不会相互碰撞。”（LPCD）
近年来，有开发混合多种原料的多组分材料的需求，但生产技术却跟不上需求。我们认为，“如果我们能够向设备提供多种溶剂，并在一分钟内将它们输送到反应器，我们就可以避免它们混合。”通过实验，我们证实，制造具有所需成分的功能薄膜比以前容易得多。
现在，即使同时向反应器供应多种原材料，也可以在不引起副反应的情况下形成薄膜，而我们创造的雾气CVD已发展成为与传统技术相媲美的强大工具，同时实现了低环境影响、大面积均匀性、高质量和纹理控制。
反应机理的新阐明；现在可以根据成膜条件预测薄膜状态
2020 年初，Kawaharamura 教授成功阐明了一种新的反应机制，以了解雾气 CVD 中在基材表面形成薄膜遵循什么样的材料扩散过程。
“我们一直在尝试通过反复试验，通过计算来计算供应到反应器中的原料液滴如何各向同性地扩散并附着在基板表面上，但在我们构思实验的八年和开始尝试数值分析的两年中，我们发现实验值和计算值非常吻合。这意味着我们已经澄清了雾气CVD机理的一半以上。”
由此，可以根据起始材料的物性和成膜条件来预测成膜后的状态。 “我们能够使雾气CVD不再是‘假’成膜技术。可以说，我们已经为进一步发展奠定了基础。”
雾气化学气相沉积（Mist CVD）现已在行业中站稳脚跟。河原村教授收到了许多企业的询问，他的工作越来越受到关注，目前他正在开展近10个联合研究项目。
雾流是一种同时处理气体和液体流体的气液多相流，与单相流相比，需要操纵许多变量，并且通常被认为难以处理。然而，河原村教授改变了主意，他说：“如果我们能够利用高自由度并很好地控制变量，我们也许能够解决传统技术无法解决的问题。”这就是我们迄今为止所取得的成果。川原村教授是雾气CVD工艺开发的权威，毫不夸张地说，他是唯一了解这项技术基础知识的人。
目前，作为源于雾气CVD并利用雾滴行为的技术发展的一部分，我们开始开发一种在曲面上“直接”形成集成器件的工艺技术，这在传统纳米技术中被认为是不可能的。此外，研究范围广泛且超越领域，包括电源和全向运输系统的开发。这或许是因为川原村教授精通化学工程、电子工程和机械工程等广泛的工程领域，通过好奇的发现和原创发明，形成了众多的想法。
发布日期：2020 年 10 月