Un gruppo di ricerca, guidato dal professor Joonki Suh del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali e della Scuola di specializzazione in Ingegneria dei materiali e dei dispositivi semiconduttori dell'UNIST, ha fatto un passo avanti significativo nella tecnologia di deposizione di film sottili. Utilizzando un innovativo processo di deposizione di strati atomici (ALD), il professor Seo è riuscito a ottenere una disposizione regolare degli atomi di tellurio (Te) a basse temperature, fino a 50 gradi Celsius.
Il metodo ALD è un processo a film sottile all'avanguardia che consente l'impilamento preciso di materiali semiconduttori a livello di strato atomico su strutture tridimensionali, anche a basse temperature di processo. Tuttavia, l'applicazione tradizionale ai semiconduttori di prossima generazione richiede temperature di lavorazione elevate, superiori a 250 gradi Celsius, e un trattamento termico aggiuntivo superiore a 450 gradi Celsius.
In questa ricerca, il team dell'UNIST ha applicato l'ALD al tellurio monoelementale di van der Waals, un materiale oggetto di approfonditi studi per le sue potenziali applicazioni nei dispositivi elettronici e nei materiali termoelettrici.
Sorprendentemente, sono riusciti a fabbricare con successo film sottili di Te di alta qualità senza alcun trattamento termico post-deposizione, a una temperatura senza precedenti di soli 50 gradi Celsius. I film risultanti hanno mostrato un'uniformità eccezionale con uno spessore controllato con precisione fino alla scala dei nanometri, ottenendo una perfetta disposizione degli atomi con un atomo su ogni miliardo.
Per migliorare la reattività a temperature più basse, il gruppo di ricerca ha utilizzato due precursori con proprietà acido-base. Inoltre, hanno introdotto co-reagenti per migliorare le reazioni superficiali e la stabilità adottando al tempo stesso una tecnica di dosaggio ripetuto iniettando i precursori a intervalli più brevi. Queste strategie hanno consentito la produzione di film sottili di Te densi e continui rispetto ai metodi convenzionali che spesso determinavano deposizioni di grani porosi o discontinui.
Il processo di produzione sviluppato ha consentito la crescita su scala di wafer su interi wafer da 4 pollici (100 mm), fornendo un controllo preciso dello spessore a livello di strato atomico e una deposizione uniforme. Inoltre, i film sottili di Te hanno dimostrato compatibilità con le strutture tridimensionali verticali, un requisito cruciale per un'elevata integrazione dei dispositivi. Questa svolta racchiude un potenziale significativo per vari dispositivi elettronici come transistor, raddrizzatori ed elementi di selezione.
"Questa ricerca soddisfa tutti i criteri essenziali della sintesi a bassa temperatura, su vasta area e di alta qualità nei processi di deposizione di semiconduttori", ha affermato il professor Suh.
I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati in ACS Nano .
Ulteriori informazioni: Changhwan Kim et al, Percorso di deposizione di strati atomici per pellicole sottili scalabili di grado elettronico van der Waals Te, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c03559
Informazioni sul giornale: ACS Nano
Fornito da Ulsan National Institute of Science and Technology
