L'applicazione degli strati di ossido di zinco nell'industria è molteplice e spazia dalla protezione di beni degradabili alla rilevazione di gas tossici di ossido di azoto. Tali strati possono essere depositati mediante deposizione di strati atomici (ALD) che impiega composti tipicamente chimici, o semplicemente precursori, che si accendono immediatamente a contatto con l'aria, cioè sono altamente piroforici. Un team di ricerca interdisciplinare presso la Ruhr-Universität Bochum (RUB) ha ora stabilito un nuovo processo di fabbricazione basato su un precursore di zinco non piroforico che può essere lavorato a temperature sufficientemente basse da consentire il rivestimento della plastica. Il team ha pubblicato il suo rapporto sulla rivista Piccolo .

Deposizione di strati ultrasottili

Per produrre un sensore per il biossido di azoto (NO2), un sottile strato di ossido di zinco nanostrutturato (ZnO) deve essere applicato a un substrato del sensore e quindi integrato in un componente elettrico. Il team della professoressa Anjana Devi ha utilizzato l'ALD per applicare strati di ZnO ultrasottili su tali substrati di sensori.

Generalmente, I processi ALD sono utilizzati nell'industria per miniaturizzare i componenti elettrici utilizzando strati ultrasottili, alcuni dei quali sono spessi solo pochi strati atomici, aumentando allo stesso tempo la loro efficienza. Per quello, sono necessari precursori adatti che reagiscano alle superfici per formare un film così sottile. "La chimica alla base dei processi ALD è quindi essenziale e ha un enorme impatto sui film sottili risultanti, " precisa Anjana Devi.

Manipolazione sicura e massima qualità

Ad oggi, i produttori industriali hanno prodotto film sottili di ZnO dispiegando un prodotto estremamente reattivo, precursore dello zinco altamente piroforico tramite ALD. "La chiave per lo sviluppo di un processo ALD alternativo sicuro per ZnO a RUB era sviluppare un nuovo, precursore non piroforico sicuro da maneggiare ed in grado di depositare film sottili di ZnO di altissima qualità, " spiega Lukas Mai, autore principale dello studio. "La sfida era trovare sostanze chimiche alternative per sostituire i composti piroforici generalmente utilizzati nell'industria per lo ZnO".

L'aspetto unico del nuovo processo è che può essere eseguito a temperature di processo molto basse, facilitando così la deposizione sulla plastica. Di conseguenza, il nuovo processo può essere utilizzato non solo per la produzione di sensori di gas, ma anche di strati barriera ai gas. Nel settore degli imballaggi, tali strati vengono applicati sulla plastica per proteggere dall'aria beni degradabili come alimenti o prodotti farmaceutici.