Um reator químico KAUST que opera em temperaturas extremamente altas pode melhorar a eficiência e a economia de um processo comumente usado na indústria de semicondutores, com benefícios para a indústria química da Arábia Saudita.

A produção de semicondutores depende de epitaxia, um processo que cria materiais de cristal único de alta qualidade depositando átomos em um wafer camada por camada, controlando a espessura com precisão atômica. O método mais comum de epitaxia é a deposição de vapor químico metalorgânico, ou MOCVD. Vapores puros de moléculas orgânicas contendo os átomos desejados - por exemplo, boro e nitrogênio, no caso do nitreto de boro, são injetados em uma câmara de reação. As moléculas se decompõem em um wafer aquecido para deixar os átomos do semicondutor para trás na superfície, que se ligam entre si e com o wafer para formar uma camada de cristal.

Ph.D. o aluno Kuang-Hui Li e uma equipe liderada por Xiaohang Li na KAUST estão desenvolvendo um reator MOCVD que pode operar com eficiência em temperaturas extremamente altas para criar materiais e dispositivos de nitreto de boro e nitreto de alumínio de alta qualidade, particularmente promissores para eletrônicos flexíveis, optoeletrônica ultravioleta e eletrônica de potência.

A epitaxia de nitreto de boro e nitreto de alumínio de alta qualidade tem sido um grande desafio para o processo MOCVD convencional, que geralmente opera abaixo de 1200 graus Celsius. A epitaxia desses materiais responde melhor a temperaturas acima de 1600 graus Celsius; Contudo, os aquecedores resistentes mais comuns não são confiáveis ​​nessas temperaturas.

Embora os aquecedores de indução possam atingir essas temperaturas, a eficiência de aquecimento do projeto convencional é baixa. Como a energia desperdiçada pode superaquecer a entrada de gás, deve ser colocado longe da bolacha, o que é problemático para nitreto de boro e nitreto de alumínio de alta qualidade devido à geração de partículas e à baixa utilização de moléculas orgânicas.

A equipe KAUST desenvolveu uma estrutura de aquecimento por indução inovadora e de baixo custo para resolver esses problemas. "Nosso projeto pode ajudar a melhorar muito a uniformidade de wafers de até 12 polegadas e reduzir a geração de partículas, que é crucial para a fabricação de materiais e dispositivos de alta qualidade, "diz Kuang-Hui." Também nos permite descobrir novos materiais. "

Os resultados mostram um aumento significativo na eficiência de aquecimento e redução no desperdício de energia. “Essa pesquisa de equipamentos envolve muitas disciplinas e é altamente complexa. a história mostra que a inovação em equipamentos é a chave para descobertas científicas e revolução industrial, "diz Xiaohang Li." Um objetivo da pesquisa é estabelecer atividades de manufatura MOCVD que podem ser integradas na enorme indústria química da Arábia Saudita. "