راهبرد انقلابی دارپا برای تولید لایه نازک در دمای اتاق

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، دارپا اخیراً روشی نوین برای سنتز لایه‌های نازک در دمای اتاق ارائه کرده است؛ کاری که معمولاً نیاز به دمای بالای 800 درجه سانتی‌گراد دارد. این پیشرفت موجب می‌شود نیاز صنعت میکروالکترونیک به مواد لایه نازک به سادگی تأمین شود؛ موادی که با روش‌های رایج امکان ساخت آنها وجود ندارد و در صورت تولید با روش‌های رایج برخی از خواص جالب توجه‌شان به دلیل دمای بالا از بین می‌رود.

این روش جدیدی که دارپا ارائه کرده است، لایه نشانی اتمی افزایش یافته با الکترون (EE-ALD) نام دارد که اخیراً با همکاری دارپا و دانشگاه کلرادو به دست آمده است.

محققان در این پروژه نشان دادند که می‌توان با این روش جدید در دمای اتاق، لایه‌های نازک نیترید گالیم و سیلیکون را ایجاد کرد؛ دو عنصری که در الکترونیک بسیار اهمیت دارند. این روش به محققان امکان می‌دهد تا اچ‌ کردن روی سطح را نیز به صورت کنترل شده انجام دهند. این ویژگی‌ها موجب شده است تا این روش برای تولید ساختاری بسیار کوچک ایده‌آل باشد.

در نمونه‌های متالوگرافی، ساختار داده‌ها پس از پایان عملیات پرداخت نهایی در زیر میکروسکوپ مشخص نیست. ضخامت مرز دانه‌های یک فلز در بهترین حالت در حد ضخامت چند اتم است در حالی که توان آشکار سازی یک میکروسکوپ بسیار کم‌تر از حد لازم برای تشخیص آنهاست. تنها در فلزی که بلورهایی با رنگ‌های مختلف در تماس با یکدیگر باشند، قابل رویت ساختن مرز دانه‌های نمونه‌های متالوگرافی اچ می‌شوند که این عملیات با فرو بردن سطح نمونه پولیش‌شده در یک محلول اچ ضعیف اسیدی یا قلیایی انجام می‌شود.

این روش اولین بار در سال 2015 مطرح شد و این گروه به بررسی ساز و کار آن پرداختند. در نهایت توانستند عوامل آن را به گونه‌ای اصلاح کنند که رشد فیلم‌ها به صورت کنترل‌شده امکان‌پذیر شود. این گروه با کنترل انرژی الکترون در طول چرخه ALDنشان دادند که می‌توان روی فیلم نهایی و ویژگی‌های آن کنترل داشته باشند. در این روش امکان اچ کنترل شده روی لایه نازک وجود دارد که این کار در دمای اتاق اتفاق می‌افتد و در نهایت یک فیلم لایه نازک با کیفیت بالا به دست می‌آید.

این گروه از این روش برای اچ کردن موادی نظیر نیترید آلومینیوم و اکسید هافنیوم استفاده کردند؛ موادی که در صنعت الکترونیک کاربرد بسیاری دارند. محققان نشان دادند که با این روش می‌توان اچ انتخابی را روی کامپوزیت‌ها انجام داد و راهبردی جایگزین برای تولید لایه‌های نازک ارائه نمود.