En el mundo de la tecnología de nanoescala, donde el trabajo se realiza a nivel atómico, incluso los cambios más pequeños pueden tener un impacto enorme. Y un nuevo descubrimiento realizado por investigadores de ingeniería de materiales de la Universidad de Alberta ha llamado la atención de los líderes de la industria electrónicabuscando procesos de fabricación más eficientes.
Triratna Muneshwar, becaria postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Química y de Materiales y Ken Cadien, profesor de ingeniería de materiales, han desarrollado un nuevo método para hacer películas delgadas, materiales que son esenciales en las computadoras y dispositivos electrónicos de hoy en día mediante la adaptacióntécnicas actuales de deposición de la capa atómica.
Deposición de capa atómica ALD es exactamente lo que su nombre indica. Las películas delgadas están recubiertas con capas delgadas de moléculas de materiales como zinc, silicio, nitrógeno, etc. En el proceso de fabricación, la película se coloca dentro de una cámara pequeñay se prepara al tratarse con una capa precursora "pegajosa". Luego se bombean gases dentro, recubriendo y uniéndose químicamente a los receptores en la capa precursora.
El problema es que algunas de las moléculas que descansan sobre la capa precursora son tan grandes que bloquean otros puntos receptores. Es como cinco personas ocupando 10 asientos en un autobús.
Sin embargo, Muneshwar observó que esas moléculas grandes arrojan ligandos casi inmediatamente que no se conectan a la capa precursora, liberando receptores previamente bloqueados. Pero en este momento, el gas ha sido bombeado fuera de la cámara y no puede usarse por segunda vez"Aunque se han propuesto pocas estrategias para reciclar este gas sin reaccionar, las impurezas residuales siguen siendo una preocupación seria", señala.
Muneshwar se preguntó si podría crear una capa más densa y uniforme bombeando gas a la cámara en dosis más pequeñas, esperando solo una fracción de segundo a que los ligandos se desprendan y liberen receptores, y luego bombeando otra pequeña dosis degas.
Desarrolló la idea mientras trabajaba como doctorado bajo la supervisión de Cadien.
"Mi interés en esto surgió en una conversación con el Dr. Cadien y uno de sus colegas que dijeron que los costos de los precursores son un desafío", dijo Muneshwar. Luego, mientras asistía a una conferencia internacional el año pasado, Muneshwar preguntó a los ingenieros de la industria yinvestigadores sobre ALD y costos de precursores en particular.
"Le pregunté a un compañero '¿Qué pasaría si pudiera reducir los costos de sus precursores a la mitad?' Y se dio cuenta del impacto que esto tendría en sus procesos de fabricación. Más tarde ese día, cuando me topé con él, me dijeron que discutió esta ideacon su jefe y estarían muy interesados en nuestro trabajo ", dijo Muneshwar.
Después de regresar al campus, Muneshwar comenzó a calcular números y descubrió que en el papel, el concepto de capas pulsadas era prometedor. Después de refinar su trabajo, Muneshwar había desarrollado un modelo matemático que demostraba que la técnica funcionaría.
"En muchos casos haces un experimento y luego se te ocurre la fórmula que explica lo que sucedió", dijo Cadien. "Pero Triratna escribió primero el modelo y predijo exactamente lo que sucedió en el experimento".
Muneshwar y Cadien han publicado un artículo sobre su descubrimiento en el Revista de Física Aplicada . Desde la aparición del artículo, los líderes de la industria se han puesto en contacto con ellos para solicitarles copias del documento.
Si bien se requieren pequeñas cantidades de materiales como zinc o silicio para producir dispositivos de película delgada, Cadien dice que los costos no son insignificantes: pueden llegar a $ 500 o $ 600 por gramo y los procesos actuales son derrochadores, dosificando las superficies en cualquier lugar100 a 10,000 veces las moléculas requeridas.
"Algunas de estas son moléculas grandes y en la fabricación de semiconductores si eres una empresa que produce 10,000 obleas de 12 pulgadas por semana; pequeñas cantidades de algo se suman a grandes cantidades de algo".
Se estima que los precursores del mercado utilizados en ALD alcanzarán los $ 400 millones de dólares en 2020.
Los dos esperan que su descubrimiento pueda conducir a un trabajo colaborativo con nuevos socios de la industria en el futuro. Cadien señala que el trabajo de Muneshwar podría tener un impacto duradero en las prácticas industriales porque estaba dispuesto a experimentar con el equipo de alta tecnología disponible para él aquí.
"Hay más de 1,000 sistemas de deposición de capa atómica en el mundo", dijo Cadien, "pero solo hay un pequeño puñado de personas preguntando por qué y cómo funcionan estas cosas, que están probando cosas nuevas. Cuando estás haciendo eso,puedes encontrar avances como este "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Alberta . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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