Τι είναι η εναπόθεση ατομικού στρώματος;

Η εναπόθεση ατομικού στρώματος είναι μια χημική διαδικασία που χρησιμοποιείται στην κατασκευή μικροεπεξεργαστών, οπτικών μεμβρανών και άλλων συνθετικών και οργανικών λεπτών μεμβρανών για αισθητήρες, ιατρικές συσκευές και προηγμένα ηλεκτρονικά, όπου ένα στρώμα υλικού μόνο λίγα άτομα σε πάχος με ακρίβεια εναποτίθεται ακριβώς στο α σε έναυπόστρωμα.Υπάρχουν αρκετές προσεγγίσεις και μέθοδοι για την κατάθεση ατομικών στρωμάτων και έχει γίνει ένα βασικό χαρακτηριστικό της έρευνας νανοτεχνολογίας και της έρευνας για την επιστήμη των υλικών στην ηλεκτρολογία, την ενέργεια και τις ιατρικές εφαρμογές.Η διαδικασία συχνά περιλαμβάνει επιταξία ατομικής στρώσης ή επιταξία μοριακού στρώματος, όπου είναι ένα πολύ λεπτό στρώμα κρυσταλλικής ουσίας με τη μορφή μετάλλου ή ημιαγώγιμης ένωσης πυριτίου προσαρτημένη στην επιφάνεια ενός παχύτερου στρώματος παρόμοιου υλικού.Ένας τομέας έρευνας και παραγωγής προϊόντων που απαιτεί την τεχνογνωσία πολλών επιστημονικών κλάδων λόγω του λεπτού επιπέδου ελέγχου που πρέπει να ασκηθεί για την παραγωγή χρήσιμων συσκευών και υλικών.Συχνά περιλαμβάνει έρευνα και ανάπτυξη στη φυσική, τη χημεία και τους διάφορους τύπους μηχανικής από μηχανική έως χημική μηχανική.Η έρευνα στη χημεία καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο οι χημικές διεργασίες πραγματοποιούνται σε ατομικά και μοριακά επίπεδα και ποιοι είναι οι αυτοπεριοριζόμενοι παράγοντες για την ανάπτυξη κρυστάλλων και μεταλλικών οξειδίων, έτσι ώστε η εναπόθεση ατομικού στρώματος να μπορεί να παράγει σταθερά στρώματα με ομοιόμορφα χαρακτηριστικά.Οι θάλαμοι χημικής αντίδρασης για εναπόθεση ατομικής στρώσης μπορούν να παράγουν ρυθμούς εναπόθεσης 1,1 angstroms ή 0,11 νανόμετρα υλικού ανά κύκλο αντίδρασης, ελέγχοντας την ποσότητα διαφόρων χημικών αντιδραστηρίων και τη θερμοκρασία του θαλάμου.Οι κοινές χημικές ουσίες που χρησιμοποιούνται σε τέτοιες διαδικασίες περιλαμβάνουν διοξείδιο του πυριτίου, Sio

2

;οξείδιο μαγνησίου, MGO.και το νιτρίδιο του ταντάλου, TAN. Μια παρόμοια μορφή τεχνικής εναπόθεσης λεπτών μεμβρανών χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη οργανικών ταινιών, η οποία συνήθως ξεκινά με θραύσματα οργανικών μορίων όπως διάφορα είδη πολυμερών.Τα υβριδικά υλικά μπορούν επίσης να παραχθούν χρησιμοποιώντας οργανικές και ανόργανες χημικές ουσίες για χρήση σε προϊόντα όπως στεντ που μπορούν να τοποθετηθούν σε ανθρώπινα αιμοφόρα αγγεία και να επικαλυφθούν με φάρμακα απελευθέρωσης χρόνου για την καταπολέμηση των καρδιακών παθήσεων.Οι ερευνητές της Αλμπέρτα στο Εθνικό Ινστιτούτο Νανοτεχνολογίας στον Καναδά δημιούργησαν ένα παρόμοιο στρώμα λεπτού φιλμ με παραδοσιακό ενδοπρόθεσμο από ανοξείδωτο χάλυβα για να ανοίξουν τις αρτηρίες που έχουν καταρρεύσει από το 2011. Το ενδυμασμένο από ανοξείδωτο χάλυβα είναι επικαλυμμένο με λεπτό στρώμα γυαλιού πυριτίου που χρησιμοποιείται ωςυπόστρωμα στο οποίο να δεσμεύει το υλικό υδατανθράκων ζάχαρης που είναι περίπου 60 ατομικά στρώματα σε πάχος.Στη συνέχεια, ο υδατάνθρακες αλληλεπιδρά με το ανοσοποιητικό σύστημα με θετικό τρόπο για να αποτρέψει το σώμα να αναπτύξει μια απόκριση απόρριψης στην παρουσία του χάλυβα στεντ στην αρτηρία. Υπάρχουν εκατοντάδες χημικές ενώσεις που χρησιμοποιούνται σε εναπόθεση ατομικής στρώσης και εξυπηρετούν πολλούς σκοπούς.Ένα από τα πιο ευρέως ερευνημένα από το 2011 είναι η ανάπτυξη διηλεκτρικών υλικών υψηλού Κ στη βιομηχανία ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.Καθώς τα τρανζίστορ γίνονται μικρότερα και μικρότερα, κάτω από το μέγεθος των 10 νανομέτρων, μια διαδικασία γνωστή ως κβαντική σήραγγα, όπου οι ηλεκτρικές χρεώσεις διαρρέουν σε μονωτικά φραγμούς καθιστούν την παραδοσιακή χρήση διοξειδίου του πυριτίου για τρανζίστορ ανέφικτα.Οι μεμβράνες διηλεκτρικού υλικού υψηλού Κ που δοκιμάζονται σε εναπόθεση ατομικού στρώματος, καθώς οι αντικαταστάσεις περιλαμβάνουν διοξείδιο του ζιρκονίου, ZnO

2

;Hafnium διοξείδιο, HFO

2

;και οξείδιο του αλουμινίου, Al ₂ o ₃ , καθώς αυτά τα υλικά επιδεικνύουν πολύ καλύτερη αντίσταση στη σήραγγα.