p Uma nova maneira de depositar camadas finas de átomos como um revestimento em um material de substrato em temperaturas próximas à ambiente foi inventada na Universidade do Alabama em Huntsville (UAH), uma parte do Sistema da Universidade do Alabama. p O associado de pós-doutorado da UAH, Dr. Moonhyung Jang, teve a ideia de usar uma tecnologia de atomização ultrassônica para evaporar produtos químicos usados ​​na deposição da camada atômica (ALD) enquanto comprava um umidificador doméstico.

p Dr. Jang trabalha no laboratório do Dr. Yu Lei, professor associado do Departamento de Engenharia Química. A dupla publicou um artigo sobre sua invenção que foi selecionado como escolha do editor no Journal of Vacuum Science &Technology A .

p "ALD é uma técnica de deposição de filme fino tridimensional que desempenha um papel importante na fabricação de microeletrônica, na produção de itens como unidades centrais de processamento, memória e discos rígidos, "diz o Dr. Lei.

p Cada ciclo ALD deposita uma camada com alguns átomos de profundidade. Um processo ALD repete o ciclo de deposição centenas ou milhares de vezes. A uniformidade dos filmes finos depende de uma reação autolimitante de superfície entre o vapor do precursor químico e os substratos.

p "ALD oferece controle excepcional de recursos nanométricos enquanto deposita materiais uniformemente em grandes wafers de silício para fabricação de alto volume, "Dr. Lei diz." É uma técnica fundamental para produzir dispositivos inteligentes pequenos e poderosos. "

p Enquanto navega online por um umidificador doméstico seguro e fácil de usar, O Dr. Jang observou que os umidificadores no mercado usam aquecimento direto em alta temperatura ou vibração ultrassônica do atomizador em temperatura ambiente para gerar a névoa de água.

p "Moon de repente percebeu que o último poderia ser uma maneira segura e simples de gerar vapores para produtos químicos reativos que são termicamente instáveis, "diz o Dr. Lei.

p "No dia seguinte, Moon veio discutir a ideia e nós projetamos os experimentos para provar o conceito em nosso laboratório de pesquisa. Todo o processo demorou quase um ano. Mas a grande ideia veio a Moon como um flash. "

p Os processos ALD normalmente dependem de moléculas de fase gasosa aquecidas que evaporam de sua forma sólida ou líquida, semelhantes aos umidificadores de ambiente que usam calor para vaporizar a água. Ainda nesse processo ALD, alguns precursores químicos não são estáveis ​​e podem se decompor antes de atingir uma pressão de vapor suficiente para ALD.

p "No passado, muitos produtos químicos reativos foram considerados inadequados para ALD devido à sua baixa pressão de vapor e porque são termicamente instáveis, "diz o Dr. Lei." Nossa pesquisa descobriu que a técnica do atomizador ultrassônico permitiu evaporar os produtos químicos reativos em temperatura tão baixa quanto a ambiente. "

p A invenção do ultrassom dos cientistas da UAH torna possível usar uma ampla gama de produtos químicos reativos que são termicamente instáveis ​​e não adequados para aquecimento direto.

p "Atomização ultrassônica, conforme desenvolvido por nosso grupo de pesquisa, fornece precursores de baixa pressão de vapor porque a evaporação dos precursores foi feita por meio de vibração ultrassônica do módulo, "Dr. Lei diz.

p "Como o umidificador doméstico, a atomização ultrassônica gera uma névoa que consiste em vapor saturado e gotículas micro-dimensionadas, "ele diz." As micro-gotículas evaporam continuamente quando a névoa é distribuída aos substratos por um gás portador. "

p O processo usa um transdutor ultrassônico piezoelétrico colocado em um precursor químico líquido. Uma vez iniciado, o transdutor começa a vibrar algumas centenas de milhares de vezes por segundo e gera uma névoa do precursor químico. As pequenas gotículas de líquido na névoa são rapidamente evaporadas no coletor de gás sob vácuo e tratamento térmico moderado, deixando para trás uma camada uniforme do material de deposição.

p "Usando a atomização ultrassônica em temperatura ambiente relatada por nosso manuscrito, novos processos ALD podem ser desenvolvidos usando baixa volatilidade e precursores instáveis, "Dr. Lei diz." Isso vai abrir uma nova janela para muitos processos ALD. "

p Em seu jornal, os pesquisadores do UAH demonstram a prova de conceito comparando o óxido de titânio ALD usando precursores químicos atomizados ultrassônicos termicamente evaporados e à temperatura ambiente, respectivamente.

p "O TiO ₂ a qualidade do filme fino é comparável, "diz o Dr. Lei.