Hva er en atomavlagring?
Avsetting av atomlag er en kjemisk prosess som brukes til fremstilling av mikroprosessorer, optiske filmer og andre syntetiske og organiske tynne filmer for sensorer, medisinsk utstyr og avansert elektronikk der et lag materiale med bare noen få atomer i tykkelse er nøyaktig avsatt på et underlag . Det er flere tilnærminger og metoder for avsetning av atomlag, og det har blitt et viktig element i nanoteknologi og materialvitenskapelig forskning innen elektroteknikk, energi og medisinsk bruk. Prosessen involverer ofte atomlag epitakse eller molekylær epitaksi, der et veldig tynt lag med krystallinsk stoff i form av en metall eller halvledende silisiumforbindelse er festet til overflaten til et tykkere lag av lignende materiale.
Tynnfilmavsetning er et område med produktforskning og produksjon som krever kompetanse fra flere vitenskapelige fagområder på grunn av det fine kontrolllaget som må utøves for å produsere nyttige apparater og materialer. Det involverer ofte forskning og utvikling innen fysikk, kjemi og forskjellige typer ingeniørarbeid fra mekanisk til kjemisk prosjektering. Forskning i kjemi bestemmer hvordan kjemiske prosesser foregår på atom- og molekylære nivåer og hva de selvbegrensende faktorene er for vekst av krystaller og metalloksider, slik at atomlagavsetningen konsekvent kan produsere lag med ensartede egenskaper. Kjemiske reaksjonskamre for avsetning av atomlag kan produsere avsetningshastigheter på 1,1 ångstrøm, eller 0,11 nanometer materiale per reaksjonssyklus, ved å kontrollere mengden av forskjellige reaktantkjemikalier og temperaturen i kammeret. Vanlige kjemikalier som brukes i slike prosesser inkluderer silisiumdioksyd, SiO 2 ; magnesiumoksyd, MgO; og tantalnitrid, TaN.
En lignende form for deponeringsteknologi for tynn film brukes til å dyrke organiske filmer, som vanligvis starter med fragmenter av organiske molekyler som forskjellige typer polymerer. Hybride materialer kan også produseres ved bruk av organiske og uorganiske kjemikalier for bruk i produkter som stenter som kan plasseres i menneskets blodkar og belegges med medisiner for frigjøring av tid for å bekjempe hjertesykdom. Alberta-forskere ved National Institute of Nanotechnology i Canada har laget et lignende tynnfilmsjikt med en tradisjonell stent av rustfritt stål for å støtte åpne kollapsede arterier fra og med 2011. Den rustfrie stålstenten er belagt med et tynt lag glassglass som brukes som en underlag som skal bindes sukkerkarbohydratmateriale som er omtrent 60 atomlag i tykkelse. Karbohydratet interagerer deretter med immunsystemet på en positiv måte for å forhindre kroppen i å utvikle et avvisningsrespons på tilstedeværelsen av stålstenten i arterien.
Det er hundrevis av kjemiske forbindelser brukt i avsetning av atomlag, og de tjener mange formål. En av de mest undersøkte siden 2011 er utviklingen av høy-k dielektriske materialer i den integrerte kretsindustrien. Når transistorer blir mindre og mindre, nede under 10 nanometerstørrelse, gjør en prosess kjent som kvantetunneling der elektriske ladninger lekker over isolerende barrierer, den tradisjonelle bruken av silisiumdioksid for transistorer upraktisk. Film med høyt k dielektrisk materiale som testes i avsetning av atomlag som erstatninger inkluderer zirkoniumdioksyd, ZnO 2 ; hafnium dioxide, HfO 2 ; og aluminiumoksyd, Al203, da disse materialene viser en mye bedre motstand mot tunneling.