作为阿拉巴马系统大学的一部分，位于汉斯维尔的阿拉巴马大学(UAH)发明了一种新方法，在室温附近在基材上沉积原子薄层作为涂层。

UAH博士后研究助理张文贤博士在购买家用加湿器时，想到了利用超声波雾化技术蒸发原子层沉积(ALD)中使用的化学物质。

他在化学工程系副教授雷宇博士的实验室工作。两个人发表了关于他们发明的论文，被《真空科学与技术杂志》 A选为编辑推荐。

雷博士说：“是一种三维薄膜沉积技术，在微电子制造和中央处理器、存储器、硬盘驱动器等产品的生产中发挥着重要作用。”

每个ALD周期都会在这层上沉积几个原子。ALD过程重复沉积循环数百或数千次。薄膜的均匀性取决于化学前体蒸汽和基底之间的表面自限制反应。

雷博士说：“提供了对纳米特征的出色控制，同时，材料可以均匀地沉积在大硅片上，以便大规模生产。”“生产功能强大的小型智能设备是一项关键技术。”

在网上浏览一款安全好用的家用加湿器时，Jang博士观察到，市面上的加湿器要么采用高温直热，要么采用超声波雾化器在室温下振动产生水雾。

雷博士说：“月球突然意识到，后者可能是为热不稳定的反应性化学物质产生蒸汽的一种安全而简单的方法。”

“第二天，Moon来讨论这个想法，我们在研究实验室设计了一个实验来证明这个想法。整个过程耗时近一年。然而，这个伟大的想法突然出现了。”

ALD过程通常依靠加热的气相分子，这些分子以固体或液体形式蒸发，类似于室内加湿器，利用热量蒸发水分。然而，在这个ALD过程中，一些化学前体是不稳定的，在达到足够的ALD蒸气压之前会分解。

雷博士说：“过去，许多活性化学物质被认为不适合ALD，因为它们的蒸汽压低、热不稳定。”“我们的研究发现，超声波雾化器技术可以在低至室温的温度下蒸发反应性化学物质。”

UAH科学家发明的超声波使得使用各种热不稳定且不适合直接加热的反应性化学物质成为可能。

雷博士说：“我们研究团队开发的超声雾化技术可以提供低蒸气压的前驱体，因为前驱体的蒸发是通过部件的超声振动实现的。”

他说：“像家用加湿器一样，超声波雾化会产生由饱和蒸汽和微小液滴组成的薄雾。”"当雾被载气输送到基底时，液滴不断蒸发."

该方法使用放置在液体化学前体中的压电超声换能器。一旦启动，传感器开始每秒振动数十万次，并产生化学前体的薄雾。在真空和温和的热处理下，雾中的小液滴在气体歧管中迅速蒸发，留下均匀的沉积材料涂层。

“使用我们手稿中报道的室温超声雾化，我们可以开发低挥发性和不稳定前体的新ALD工艺，”雷博士说。"这将为许多ALD进程打开一扇新的窗口."

UAH的研究人员通过将二氧化钛ALD分别与室温下热蒸发和超声波雾化的化学前体进行比较，证明了他们论文中的概念验证。

雷博士说：“TiO 2薄膜的质量相当。”