Computadores, telefones celulares e todos os outros dispositivos eletrônicos contêm milhares de transistores ligados entre si por finas películas de metal. Cientistas da Linköping University, Suécia, desenvolveram um método que pode usar os elétrons em um plasma para produzir esses filmes.

Os processadores usados ​​nos computadores e telefones de hoje consistem em bilhões de minúsculos transistores conectados por finas películas metálicas. Cientistas da Linköping University, LiU, agora mostraram que é possível criar filmes finos de metais permitindo que os elétrons livres em um plasma tenham um papel ativo. Um plasma se forma quando é fornecida energia que arranca os elétrons dos átomos e moléculas de um gás, para produzir um gás ionizado. Em nossa vida cotidiana, plasmas são usados ​​em lâmpadas fluorescentes e em monitores de plasma. O método desenvolvido pelos pesquisadores da LiU usando elétrons do plasma para produzir filmes metálicos é descrito em um artigo no J ournal of Vacuum Science &Technology .

"Podemos ver várias áreas interessantes de aplicação, como a fabricação de processadores e componentes semelhantes. Com nosso método, não é mais necessário mover o substrato no qual os transistores são criados para trás e para frente entre a câmara de vácuo e um banho de água, o que acontece cerca de 15 vezes por processador, "diz Henrik Pedersen, professor de química inorgânica no Departamento de Física, Química e Biologia na Linköping University.

Um método comum de criação de filmes finos é introduzir vapores moleculares contendo os átomos necessários para o filme em uma câmara de vácuo. Lá eles reagem um com o outro e com a superfície na qual a película fina será formada. Este método bem estabelecido é conhecido como deposição química de vapor (CVD). Para produzir filmes de metal puro por CVD, é necessária uma molécula precursora volátil que contenha o metal de interesse. Quando as moléculas precursoras são absorvidas pela superfície, reações químicas de superfície envolvendo outra molécula são necessárias para criar um filme de metal. Essas reações requerem moléculas que prontamente doam elétrons para os íons metálicos nas moléculas precursoras, de modo que eles são reduzidos a átomos de metal, no que é conhecido como "reação de redução". Em vez disso, os cientistas da LiU voltaram sua atenção para os plasmas.

"Raciocinamos que o que as reações químicas de superfície precisavam eram elétrons livres, e estes estão disponíveis em um plasma. Começamos a experimentar permitindo que as moléculas precursoras e os íons metálicos pousassem em uma superfície e, em seguida, atraíssem elétrons de um plasma para a superfície, "diz Henrik Pedersen.

Pesquisadores em química inorgânica e física de plasma do IFM têm colaborado e demonstrado que é possível criar filmes metálicos finos em uma superfície usando os elétrons livres em uma descarga de plasma de argônio para as reações de redução. A fim de atrair os elétrons carregados negativamente para a superfície, eles aplicaram um potencial positivo nele.

O estudo descreve o trabalho com metais não nobres como o ferro, cobalto e níquel, que são difíceis de reduzir a metal. A DCV tradicional foi obrigada a usar poderosos agentes redutores moleculares nesses casos. Esses agentes redutores são difíceis de fabricar, gerenciar e controlar, já que sua tendência de doar elétrons para outras moléculas os torna muito reativos e instáveis. Ao mesmo tempo, as moléculas devem ser suficientemente estáveis ​​para serem vaporizadas e introduzidas na forma gasosa na câmara de vácuo onde as películas metálicas estão sendo depositadas.

"O que pode tornar o método usando elétrons de plasma melhor é que ele remove a necessidade de desenvolver e gerenciar agentes redutores instáveis. O desenvolvimento de CVD de metais não nobres é dificultado devido à falta de agentes redutores moleculares adequados que funcionem suficientemente bem, "diz Henrik Pedersen.

Os cientistas estão agora dando continuidade às medições que os ajudarão a compreender e demonstrar como as reações químicas ocorrem na superfície onde se forma a película metálica. Eles também estão investigando as propriedades ideais do plasma. Eles também gostariam de testar diferentes moléculas precursoras para encontrar maneiras de tornar os filmes metálicos mais puros.