快速、高均匀性和卓越的涂层质量——这些特性是物理气相沉积、原子层沉积（ALD）等工艺的追求。据麦姆斯咨询报道，近期，总部位于芬兰的ALD系统和工艺开发商Beneq和Laser Zentrum Hannover（简称：LZH）合作开发了一种新的空间ALD系统，该系统实现“以前所未有的速度在复杂形状的光学元件上涂覆薄膜层”。
Beneq的ALD系统（称为C2R）可实现高达200 rpm的速度，沉积速率高达1 µm/h。LZH指出，ALD是一种自限性和各向同性工艺，每个周期产生大约1埃的层厚度。这可以极大地控制薄膜厚度，并能够在复杂的3D物体和纳米结构（例如波导、透镜和圆顶）上沉积高度共形的薄膜。
空间ALD系统的核心是一个转盘，其消除了在传统ALD系统中通过时间来调配气体化学剂量的需求。取而代之的是，通过压力和氮气幕在空间几何上将系统内部分隔了四个区域。转盘旋转一圈对应ALD的一个循环，在旋转过程中将样品在不同的点暴露于必要的反应物中。
Beneq合作伙伴评论说，与传统的热ALD工艺相比，新的空间ALD系统无需冗长的清洗步骤即可显著地缩短涂层时间，从而使该系统能够进行大规模ALD涂层。
为复杂的光学元件涂层
Beneq与LZH共同开发了空间ALD系统，以满足新兴光学镀膜的需求。“该系统对光学涂层的简单适应性让我们感到惊讶。”LZH光学元件部门负责人Andreas Wienke博士评论道。
“例如，想象一个弯曲的小型非球面透镜。使用传统的PVD工艺，几乎不可能在曲面上实现保形涂层并在整个区域实现相同的反射或透射值。但是，有了空间ALD系统，这似乎变得如此简单和容易实现。”
Beneq最近实施了LZH开发的现场监控工具，以提高ALD系统的能力。“LZH的宽带监控系统BBM将复杂的涂层提升到了一个新的水平。对涂层生长的高分辨率监控不仅可以在线测量，还可以实时重新设计涂层，从而产生非常精确和可重复的薄膜层。”Beneq高级ALD副总裁Sami Sneck说道，“通过添加BBM和负载锁，我们很高兴为客户提供一种高效的工具系统，使ALD在光学镀膜方面更加可靠。”
空间ALD在许多方面与离子束溅射等PVD工艺相当，包括速度和光学性能。当涉及到复杂形状和纳米结构的涂层时，空间ALD可以充分发挥其优势，可以为智能手机的摄像头或自动驾驶汽车的激光雷达提供经济且可靠的涂层。
目前，LZH正致力于通过空间ALD系统为虚拟现实（VR）和增强现实（AR）眼镜中使用的光学光栅结构和聚合物光学透镜进行镀膜。
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《光学和射频领域的超构材料和超构表面-2022版》
