Hvad er en atomaflagring?
Atomlagaflejring er en kemisk proces, der anvendes til fremstilling af mikroprocessorer, optiske film og andre syntetiske og organiske tynde film til sensorer, medicinsk udstyr og avanceret elektronik, hvor et lag materiale med kun få atomer i tykkelse nøjagtigt afsættes på et underlag . Der er flere tilgange og metoder til afsætning af atomlag, og det er blevet et væsentligt træk ved nanoteknologisk forskning og materialevidenskabelig forskning inden for elektroteknik, energi og medicinsk anvendelse. Processen involverer ofte atomlagsepitakse eller molekylær epitaksi, hvor et meget tyndt lag af krystallinsk stof i form af en metal- eller halvledende siliciumforbindelse er fastgjort til overfladen af et tykkere lag af lignende materiale.
Tyndfilmaflejring er et område inden for produktforskning og produktion, der kræver ekspertise fra flere videnskabelige discipliner på grund af det fine kontrollag, der skal udøves for at producere nyttige apparater og materialer. Det involverer ofte forskning og udvikling inden for fysik, kemi og forskellige typer teknik fra mekanisk til kemisk teknik. Forskning i kemi bestemmer, hvordan kemiske processer finder sted på atom- og molekylære niveauer, og hvad de selvbegrænsende faktorer er for væksten af krystaller og metalliske oxider, så at atomlagets aflejring konsekvent kan producere lag med ensartede egenskaber. Kemiske reaktionskamre til deponering af atomlag kan frembringe aflejringshastigheder på 1,1 ångstrøm eller 0,11 nanometer materiale pr. Reaktionscyklus ved at kontrollere mængden af forskellige reaktantkemikalier og temperaturen i kammeret. Almindelige kemikalier, der anvendes i sådanne processer, inkluderer siliciumdioxid, SiO 2 ; magnesiumoxid, MgO; og tantalnitrid, TaN.
En lignende form for tyndfilmaflejringsteknik bruges til at dyrke organiske film, som normalt starter med fragmenter af organiske molekyler, såsom forskellige typer polymerer. Hybridmaterialer kan også produceres ved hjælp af organiske og uorganiske kemikalier til brug i produkter som stenter, der kan anbringes i menneskelige blodkar og overtrækkes med medicin med frigivelse af tid til at bekæmpe hjertesygdomme. Alberta-forskere ved National Institute of Nanotechnology i Canada har skabt et lignende tyndt filmlag med en traditionel rustfri stålstent for at støtte åbne kollapsede arterier fra 2011. Rustfrit stålstenten er belagt med et tyndt lag af siliciumdioxid, der bruges som en underlag, som sukkerkulhydratmateriale skal bindes til, og som er cirka 60 atomlag i tykkelse. Carbohydratet interagerer derefter med immunsystemet på en positiv måde for at forhindre kroppen i at udvikle et afvisende respons på tilstedeværelsen af stålstenten i arterien.
Der er hundreder af kemiske forbindelser, der anvendes i afsætning af atomlag, og de tjener adskillige formål. En af de mest undersøgt i 2011 er udviklingen af høj-k dielektriske materialer i den integrerede kredsløbsindustri. Efterhånden som transistorer bliver mindre og mindre, nedenunder størrelsen på 10 nanometer, en fremgangsmåde, der kaldes kvantetunneling, hvor elektriske ladninger lækker over isolerende barrierer, gør den traditionelle anvendelse af siliciumdioxid til transistorer upraktisk. Film med højt dielektrisk materiale, der testes i atomlag, som erstatninger inkluderer zirconiumdioxid, Zn02; hafniumdioxid, Hf02; og aluminiumoxid, Al203, da disse materialer demonstrerer en meget bedre modstand mod tunneling.