I film sottili svolgono un ruolo chiave nella produzione dell'elettronica. Possono essere coltivate direttamente su una superficie del substrato attraverso il processo di deposizione chimica da fase vapore (CVD), che comporta una reazione di composti precursori della fase vapore. Basato sulla spettroscopia Raman in situ durante CVD simulato in un reattore personalizzato, la decomposizione di un precursore di carbonitruro di tungsteno è stata esaminata in condizioni realistiche. Nel European Journal of Inorganic Chemistry , i ricercatori hanno proposto un meccanismo di decomposizione.

Uno dei principali vantaggi della CVD rispetto alle tecniche fisiche è la sua crescita conforme del film, che consente una copertura uniforme di superfici tridimensionali complesse, comprese strutture estremamente fini su wafer. Tale crescita del film conforme è necessaria per la preparazione di barriere alla diffusione per circuiti integrati metallizzati in rame. Gli atomi di rame delle piste conduttrici tendono a diffondersi nel silicio o silice circostante, alterando le proprietà elettriche ed eventualmente causando guasti dei componenti microelettronici. Mentre le attuali barriere alla diffusione sono costituite da doppi strati di tantalio/nitruro di tantalio applicati tramite deposizione fisica da vapore, sono stati considerati materiali alternativi applicati da CVD. Il carbonitruro di tungsteno (WNxCy) è un candidato promettente grazie alla sua bassa resistività, adeguata stabilità termica e meccanica, e minima reattività chimica con altri materiali utilizzati nei circuiti integrati.

Per stabilire un adeguato processo CVD, la natura del composto precursore è essenziale. Le sue caratteristiche fisiche e chimiche ei meccanismi dei suoi percorsi di decomposizione sono fondamentali per controllare la deposizione e le proprietà del materiale depositato. "Sfortunatamente, la stragrande maggioranza della caratterizzazione della decomposizione viene eseguita utilizzando tecniche che non catturano le condizioni CVD, " afferma Lisa McElwee-White. Lavorando con il suo team presso l'Università della Florida (Gainesville, NOI.), è stata in grado di superare queste limitazioni simulando il processo CVD in uno speciale, reattore su misura. Questo reattore è dotato di uno spettrometro Raman, consentendo l'osservazione dei prodotti di reazione in fase gassosa in situ. La spettroscopia Raman si basa sulle alterazioni dei modi vibrazionali e rotazionali delle molecole. Come composto precursore, i ricercatori hanno scelto il complesso imido di tungsteno Cl ₄ (CH ₃ CN)WNiPr, un noto precursore per il CVD (AA) assistito da aerosol di film sottili di carbonitruro di tungsteno.

Sulla base degli intermedi osservati combinati con i risultati dei precedenti dati computazionali ed analitici ex situ, i ricercatori sono stati in grado di proporre un probabile meccanismo di decomposizione per il precursore che hanno studiato. Include una reazione nota come metatesi del legame tra il legame precursore W-Cl e H2. Questa reazione è solitamente sfavorevole nelle condizioni di reazione organometalliche convenzionali. "Che questa reazione avvenga potrebbe essere dovuto alle alte temperature e alle condizioni speciali all'interno del nostro reattore CVD, " dice McElwee-White. Un altro passaggio è l'omolisi del legame imido del precursore nella posizione N(imido) -C. Questo passaggio è anche una reazione ad alta energia che richiede alte temperature. "I nostri risultati potrebbero spiegare la temperatura di deposizione limite osservata per crescita di WNxCy da complessi imido."