Co je depozice atomové vrstvy?
Depozice atomové vrstvy je chemický proces používaný při výrobě mikroprocesorů, optických filmů a dalších syntetických a organických tenkých filmů pro senzory, zdravotnická zařízení a vyspělou elektroniku, kde vrstva materiálu o tloušťce jen několika atomů je přesně nanesena na substrát. . Existuje několik přístupů a metod pro ukládání atomových vrstev a stala se nezbytnou součástí výzkumu nanotechnologií a výzkumu materiálů v elektrotechnice, energetice a lékařských aplikacích. Tento proces často zahrnuje epitaxii atomové vrstvy nebo epitaxii molekulární vrstvy, kde velmi tenká vrstva krystalické látky ve formě kovové nebo polovodivé sloučeniny křemíku je připojena k povrchu tlustší vrstvy podobného materiálu.
Depozice tenkých vrstev je oblast výzkumu a výroby produktů, která vyžaduje odbornost několika vědeckých disciplín kvůli jemné vrstvě kontroly, která musí být prováděna za účelem výroby užitečných zařízení a materiálů. Často zahrnuje výzkum a vývoj ve fyzice, chemii a různých typech inženýrství od mechanického po chemické inženýrství. Výzkum v chemii určuje, jak probíhají chemické procesy na atomové a molekulární úrovni a jaké jsou samy omezující faktory pro růst krystalů a oxidů kovů, takže depozice atomové vrstvy může konzistentně produkovat vrstvy s jednotnými charakteristikami. Komory chemické reakce pro depozici atomové vrstvy mohou produkovat rychlosti depozice 1,1 angstromů, nebo 0,11 nanometrů materiálu na reakční cyklus, řízením množství různých reakčních chemikálií a teploty komory. Běžné chemikálie používané v takových procesech zahrnují oxid křemičitý, Si02; oxid hořečnatý, MgO; a nitrid tantalu, TaN.
Podobná forma techniky nanášení tenkých vrstev se používá k pěstování organických filmů, které obvykle začínají fragmenty organických molekul, jako jsou různé typy polymerů. Hybridní materiály mohou být také vyráběny za použití organických a anorganických chemikálií pro použití ve výrobcích, jako jsou stenty, které mohou být umístěny do lidských krevních cév a potaženy léky s uvolňováním času pro boj proti srdečním onemocněním. Vědci z Alberty z Národního institutu nanotechnologií v Kanadě vytvořili podobnou vrstvu tenkého filmu s tradičním stentem z nerezové oceli, který od roku 2011 podporuje otevřené kolapsy. Nerezový stent je potažen tenkou vrstvou skleněného křemene, která se používá jako substrát, na který se váže cukerný sacharidový materiál o tloušťce přibližně 60 atomových vrstev. Sacharidy pak interagují s imunitním systémem pozitivním způsobem, aby zabránily tělu vyvinout odmítnutou odpověď na přítomnost ocelového stentu v tepně.
Při depozici atomové vrstvy se používají stovky chemických sloučenin a slouží mnoha účelům. Jedním z nejrozšířenějších od roku 2011 je vývoj vysoce k dielektrických materiálů v průmyslu integrovaných obvodů. Jak se tranzistory zmenšují a zmenšují, pod 10 nanometrů, proces známý jako kvantové tunelování, při kterém dochází k úniku elektrického náboje přes izolační bariéry, činí tradiční použití oxidu křemičitého pro tranzistory nepraktické. Fólie z dielektrického materiálu o vysoké k, testované v depozici atomové vrstvy jako náhrady, zahrnují oxid zirkoničitý, Zn02; hafnium dioxid, Hf02; a oxid hlinitý, Al 2 O 3 , protože tyto materiály vykazují mnohem lepší odolnost proti tunelům.