p Uma equipe de pesquisadores da Aix Marseille Université em Marselha, A França liderada pelo Dr. Frédéric Leroy desenvolveu uma técnica que lhes permite seguir processos físicos que ocorrem em superfícies de materiais em nível atômico in situ e em tempo real. Este novo processo permitiu que a equipe de pesquisa estudasse a cinética de decomposição de uma fina camada de dióxido de silício depositada sobre o silício durante um tratamento térmico, um componente crítico em microeletrônica. A abordagem é baseada nos princípios da microscopia eletrônica. p O dióxido de silício é um dos blocos de construção mais importantes da microeletrônica e sua estabilidade térmica é crítica para o desempenho do dispositivo. A decomposição de uma fina camada de dióxido de silício em silício tem sido foco de grande interesse científico por quatro décadas. Estudos anteriores mostram que a decomposição ocorre de forma não homogênea na superfície por meio da formação local de orifícios na camada de óxido que se estendem lateralmente. Compreender os processos atômicos elementares responsáveis ​​pela velocidade de abertura desses orifícios é necessário para melhorar o desempenho do óxido de silício.

p Para que a equipe de pesquisa alcance uma melhor compreensão das propriedades dos nanomateriais, ferramentas de caracterização avançadas eram necessárias.

p "Precisávamos ser capazes de caracterizar a estrutura (cristalografia, Tamanho, forma) e as propriedades químicas ao mesmo tempo e ser capaz de acompanhar in situ e em tempo real as mudanças durante um determinado processo para um feedback rápido sobre os parâmetros experimentais, Leroy explicou. "Nossa abordagem baseada na microscopia eletrônica de baixa energia é a pedra angular de nossas realizações."

p Contudo, mesmo com o novo instrumento, a equipe encontrou desafios. A obtenção de medidas em tempo real da decomposição térmica do dióxido de silício foi particularmente difícil, uma vez que o processo completo ocorre em apenas alguns minutos em uma janela estreita de temperatura.

p "Era impossível ajustar todos os parâmetros de controle do microscópio eletrônico antes do início do processo de decomposição, uma vez que o dióxido de silício é amorfo, então tivemos que ajustar finamente as configurações dentro de alguns segundos, assim que o óxido se decompõe, a fim de caracterizar todo o processo, "Leroy explicou.

p Contudo, a medição meticulosa produziu alguns resultados surpreendentes. Leroy e sua equipe de pesquisa encontraram evidências experimentais de que o processo de decomposição não estava inicialmente em um regime de estado estacionário, como os estudos anteriores haviam argumentado.

p "Nossos resultados implicam que a visão convencional de um regime de estado estacionário para a decomposição do dióxido de silício relacionada a uma reação simplificada Si + SiO2-> 2SiO (g) ocorrendo na borda do furo geralmente não é verdade, "Leroy disse. Em vez disso, os resultados da equipe implicam que a decomposição do dióxido de silício ocorre através da nucleação do buraco e abertura com uma forma circular. A velocidade de abertura dos orifícios está intimamente relacionada à taxa de decomposição do dióxido de silício na periferia dos orifícios. Inicialmente, grandes buracos abrem rapidamente graças a uma reação química catalisada por espécies como os hidroxilas de Si presentes dentro do buraco. Os pesquisadores suspeitam que essas espécies se aglomeram durante o longo recozimento térmico e são liberadas dentro dos orifícios durante a decomposição do dióxido de silício.

p As principais aplicações deste trabalho são em microeletrônica, particularmente todas as etapas dos tratamentos térmicos.

p "Nós mostramos que o dióxido de silício formado por um tratamento químico úmido é altamente defeituoso após um longo recozimento térmico, "Leroy disse." O próximo passo em nossa pesquisa é estudar a interação entre as reações químicas e o aumento da mobilidade das nanoestruturas. "