Equipe de pesquisa desenvolve novo processo de deposição de filme fino para materiais à base de seleneto de estanho
Imagem de capa proposta para a edição de abril de 2024 da Advanced Materials . Crédito:Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan Uma equipe de pesquisa desenvolveu um novo processo de deposição de filme fino para materiais à base de seleneto de estanho. Este processo utiliza o método de deposição de vapor químico metal-orgânico (MOCVD), permitindo a deposição de filmes finos em grandes superfícies de wafer a uma temperatura baixa de 200°C, alcançando precisão e escalabilidade excepcionais.
Os resultados da pesquisa foram publicados on-line em Advanced Materials em 9 de abril de 2024.
MOCVD é uma técnica de ponta que emprega precursores gasosos para realizar reações químicas com excelente precisão, tornando possível depositar filmes finos em materiais em escala de wafer usados em semicondutores.
Graças a este método inovador, a equipe conseguiu sintetizar materiais de seleneto de estanho (SnSe2 , SnSe) com espessuras uniformes em apenas alguns nanômetros em unidades wafer.
Para conseguir a deposição em baixas temperaturas, a equipe separou estrategicamente as seções de temperatura para decomposição do ligante e deposição de filmes finos. Ao ajustar a proporção de precursores de estanho e selênio, bem como a vazão do gás argônio que transporta o precursor, eles foram capazes de controlar meticulosamente o processo de deposição, resultando em alta cristalinidade, alinhamento regular e fase e espessura controladas dos filmes finos.
Esse processo avançado permitiu a deposição uniforme de filmes finos a baixa temperatura de aproximadamente 200°C, independente do substrato utilizado, mostrando seu potencial para diversas aplicações eletrônicas em larga escala. A equipe aplicou com sucesso esse método a todo o wafer, mantendo a estabilidade química e alta cristalinidade em ambos os tipos de filmes finos de seleneto de estanho.
A equipe de pesquisa foi liderada pelo Professor Joonki Suh na Escola de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais e Dispositivos Semicondutores e no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da UNIST, em colaboração com o Professor Feng Ding da Academia Chinesa de Ciências na China, o Professor Sungkyu Kim de Sejong Universidade e Professor Changwook Jeong da UNIST.
(a) Imagem esquemática, mostrando o crescimento direto do MOCVD de SnSe 2D em escala de wafer2 filmes. (b) Imagens HAADF-STEM transversais de SnSe2 filmes ultrafinos ao longo de um eixo de zona (100). c) Padrão de XRD de 3L-SnSe2 conforme crescido filmes em um substrato de safira no eixo C. (c) Espectros de espalhamento Raman de 3L-SnSe2 filmes feitos em cinco locais representativos marcados no wafer, conforme ilustrado na inserção. (f) O XPS de alta resolução demonstrou os estados de valência e a composição química do filme após a transição de fase. (g, h) O SnSe cultivado diretamente2 e o filme SnSe de fase transitória foram caracterizados por GI-WAXD baseado em síncrotron. Crédito:Materiais Avançados (2024). DOI:10.1002/adma.202400800
O autor principal, Kim, enfatizou a importância deste estudo na superação das limitações dos métodos de deposição existentes, demonstrando a capacidade de depositar materiais polifásicos em grandes áreas sem alterar a composição química. Este avanço abre portas para aplicações em dispositivos eletrônicos e futuras pesquisas em materiais à base de seleneto de estanho.
O professor Suh destacou a natureza inovadora deste estudo ao propor uma estratégia de processo única baseada no comportamento termodinâmico e dinâmico de acordo com a fase dos materiais semicondutores de película fina. A equipe pretende avançar na pesquisa em aplicações de dispositivos eletrônicos, desenvolvendo processos customizados para materiais semicondutores de próxima geração.
