2021年納米膜材料行業市場全景監測調研分析及重點企業競爭格局研究預測

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1、納米材料制造行業概述：納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺寸（1-100nm）或由它們作為基本單元構成的材料，這大約相當于5-500個原子緊密排列在一起的尺度。由納米材料制成的物體在光學、熱學、電學、磁學、力學、化學等方面的性質往往與傳統材料制成的物體存在顯著差異，因而在制造業的諸多領域得到了廣泛應用。

納米材料可分為零維納米材料、一維納米材料、二維納米材料。其中零維納米材料主要是納米粉末、納米顆粒，一般指粒度在100納米以下的粉末或顆粒，是一種介于原子、分子與宏觀物體之間處于中間物態的固體顆粒材料，可作為高密度磁記錄材料、吸波隱身材料、磁流體材料等。一維納米材料指直徑為納米尺度而長度較大的線狀材料，可作為微導線材料、微光纖（未來量子計算機與光子計算機的重要元件）材料、新型激光或發光二極管材料等。二維納米材料包括納米薄膜、納米片等，可作為阻隔材料、氣體催化（如汽車尾氣處理）材料、過濾器材料、高密度磁記錄材料、光敏材料等。公司制備的納米薄膜即為一種二維納米材料。

中金企信國際咨詢公布的《2021-2027年中國納米膜材料市場運營格局及投資潛力研究預測報告》

2、納米膜材料常用制備方法：制備納米膜材料的方法主要包括液相法和氣相法。納米膜材料的主要制備工藝路線如下圖所示：

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（1）液相法下納米薄膜的制備：液相法將含有多種成膜組分的液體化學材料，采用刷涂、噴涂等工藝將液體材料涂覆于待鍍物件表面，再經室溫固化、加溫固化、紫外光固化等步驟形成一層高分子防護薄膜。

液相法制備的薄膜主要用于傳統工業領域機械設備及零部件的防水、防腐蝕、防磨損，但膜厚一般是微米級。用液相法制備納米級的薄膜，膜厚和均勻性均難以控制。同時，液相法工藝為濕法工藝，需要對基材進行浸泡，不適用于電子產品、電子元器件等不可浸泡的基材。

（2）氣相沉積納米薄膜的制備：氣相沉積技術是利用氣相中發生的物理、化學過程，在表面沉積具有特殊性能的薄膜。采用氣相沉積技術制備的納米薄膜純度高、雜質污染少，而且可以通過調節真空度、沉積溫度等因素實現對納米材料的組成成分、尺寸和維度的精準調控。按照沉積過程可將氣相沉積技術分為物理氣相沉積技術和化學氣相沉積技術。物理氣相沉積中沒有化學反應，不產生新的物質，形成納米薄膜只是材料形態的改變。化學氣相沉積過程中有化學反應，多種材料相互反應生成新的納米材料。

1）物理氣相沉積技術（PVD）：物理氣相沉積技術指的是在真空條件下，將原材料氣化成氣態原子、分子或部分電離成離子，在基材表面沉積具有某種特殊功能的薄膜的技術。物理氣相沉積技術可沉積金屬膜、合金膜、陶瓷、化合物膜、聚合物膜等。

PVD技術可用于半導體領域導電薄膜的制備，例如晶圓制造過程中電極互連線膜的制備。該領域的企業主要有美國應用材料公司、瑞士Evatec公司、日本Ulvac公司以及北方華創（002371.SZ）。同時，PVD技術能以金、銀、銅、鋁、鉻、鎳和鐵等金屬或無機非金屬材料為原料，形成納米級別的薄膜，改變基材表面的光學特性。在光伏領域可用于減少光線反射，提高光電轉換效率；在電子消費品領域可用于改變電子產品顯示屏幕的分辨率、透光率。另外，PVD技術通常還用于改變基材色澤、外觀，可在大量民生用五金件上鍍上不同的顏色，做為裝飾用途，如衛浴五金（蓮蓬頭、水龍頭），建筑五金（門鎖、門把、電梯內板），汽車五金（后視鏡），機殼（手機）等。

PVD技術所需的反應溫度一般較高，且難以對基材實現全方位覆蓋，一般適用于平面基材的膜層制備。電子消費品整機及不耐高溫、表面多細小溝壑的部件不適合用PVD技術制備納米薄膜。

2）化學氣相沉積技術（CVD）：化學氣相沉積技術較物理氣相沉積技術繞鍍性能更佳，能夠覆蓋更復雜、更精細的表面結構，更適合為精密部件制備納米薄膜。

PVD與CVD繞鍍性能對比分析

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化學氣相沉積根據反應條件、所用材料的不同，主要可分為以下五類：

①常壓化學氣相沉積技術（APCVD）：APCVD技術是在常壓條件下進行沉積的方法，在許多領域都有廣泛應用。由于這種沉積是在常壓下進行的，無需真空環境，所以其設備較簡單，操作方便，常用于制備微米級的薄膜，是早期的主要方法。由于APCVD的反應是在常壓下進行的，在生成薄膜材料的同時各種副產物也將產生；而且常壓下分子的擴散速率小，不能及時排出副產物，這既限制了沉積速率，又加大了膜層污染的可能性，導致薄膜的質量下降，現已逐漸被后來的低壓化學氣相沉積技術（LPCVD）和等離子體增強化學氣相沉積技術（PECVD）所取代。

②低壓化學氣相沉積技術（LPCVD）：LPCVD技術是在APCVD的基礎上，為提高膜層質量和生產效率而發展起來的。LPCVD克服了APCVD沉積速率慢、膜層污染嚴重等缺點，因而所制備薄膜的均勻性好、缺陷少、質量高，并可同時在大批量的基板上沉積薄膜，易于實現自動化、高效率，現已成為工業中制備薄膜的主要方法之一。但LPCVD沉積溫度一般較高，若用于為電子消費品整機及元器件等不耐高溫的基材鍍膜，一般須先在高溫腔體中對化學材料進行裂解，再導入低溫腔體中進行沉積。采用該技術手段制備納米薄膜單次鍍膜時間較長，生產加工效率較低，膜層較易從基材上脫落。HZO公司采用的派瑞林工藝制備納米防水涂層即采用了LPCVD的方式。

③金屬有機化學氣相沉積技術（MOCVD）：MOCVD技術是利用金屬有機化合物作為源物質的一種CVD工藝，MOCVD對鍍膜成分、晶相等品質容易控制，可在形狀復雜的基材、襯底上形成均勻鍍膜，擁有結構致密、附著力良好的優點，但參與反應材料（包括部分金屬有機化合物和氫化物）

具有較大的毒性。在半導體領域，MOCVD主要用于LED外延片加工，目前該領域的主要設備生產商包括美國維易科（納斯達克證券交易所上市公司代碼：VECO）、愛思強（法蘭克福證券交易所上市公司代碼：A0WMPJ）以及中微公司（688012.SH）。

④等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）：PECVD借助等離子體的電激活作用實現了在相對較低的反應溫度下形成高致密度、高性能的薄膜，其操作方法靈活，工藝重復性好，尤其是可以在不同復雜形狀的基板上沉積各種薄膜。PECVD技術在光伏領域常用于以各類無機非金屬為原材料制備硅表面的減反射膜，減少光的反射，提高光電轉換效率，目前該領域的主要廠商包括捷佳偉創（300724.SZ）、北方華創（002371.SZ）。PECVD技術在半導體領域主要用于在集成電路中制備鈍化保護層、介電抗反射涂層、介質層、應力記憶層等薄膜，目前該領域的主要廠商為拓荊科技（A21392.SH）。PECVD技術在電子消費品領域主要用于為相關產品制備納米薄膜提供綜合防護，目前該領域的主要廠商為菲沃泰、P2I公司。

⑤原子層沉積技術（Atomiclayerdeposition，ALD）：ALD技術是一種將物質以單原子膜的形式一層一層鍍在基底表面的方法。與普通的CVD有相似之處，但在原子層沉積過程中，新一層原子膜的化學反應是直接與之前一層相關聯的，這種方式使每次反應只沉積一層原子，對薄膜厚度可以精確控制。該方法對基材不設限，尤其適用于具有高深寬比或復雜三維結構的基材，但沉積速度較慢，多用于小型精密部件的覆膜。ALD技術在半導體領域主要應用于芯片制造工藝，在結構復雜、薄膜厚度要求精準的先進邏輯芯片制造中不可或缺。目前該領域主要的廠商包括美國應用材料公司、泛林半導體、拓荊科技（A21392.SH）。

ALD雖然膜層控制精度高，但沉積速度慢、成本高，主要用于需要精密工藝的芯片制造領域，不適用于電子消費品及其元器件的防護。