Qu'est-ce qu'un dépôt de couche atomique?

Le dépôt de couche atomique est un processus chimique utilisé dans la fabrication de microprocesseurs, de films optiques et d'autres films minces synthétiques et organiques pour les capteurs, les dispositifs médicaux et l'électronique avancée où une couche de matériau seulement quelques atomes d'épaisseur est précisément déposée sur unsubstrat.Il existe plusieurs approches et méthodes pour déposer des couches atomiques, et il est devenu une caractéristique essentielle de la recherche en nanotechnologie et de la recherche en science des matériaux en génie électrique, énergie et applications médicales.Le processus implique souvent une épitaxie de couche atomique ou une épitaxie de couche moléculaire, où une très fine couche de substance cristalline sous la forme d'un composé en silicium métallique ou semi-conducteur est attaché à la surface d'une couche plus épaisse de matériau similaire.Un domaine de recherche et de production de produits qui nécessite l'expertise de plusieurs disciplines scientifiques en raison de la belle couche de contrôle qui doit être exercée pour produire des dispositifs et des matériaux utiles.Elle implique souvent la recherche et le développement en physique, en chimie et divers types d'ingénierie de la mécanique à l'ingénierie chimique.La recherche en chimie détermine comment les processus chimiques se produisent aux niveaux atomique et moléculaire et quels sont les facteurs d'auto-limitation pour la croissance des cristaux et des oxydes métalliques, afin que le dépôt de couche atomique puisse produire de manière cohérente des couches avec des caractéristiques uniformes.Les chambres de réaction chimique pour le dépôt de couche atomique peuvent produire des taux de dépôt de 1,1 angstroms, ou 0,11 nanomètres de matériau par cycle de réaction, en contrôlant la quantité de divers produits chimiques de réactif et la température de la chambre.Les produits chimiques courants utilisés dans de tels processus comprennent le dioxyde de silicium, SiO

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;Oxyde de magnésium, MGO;et le nitrure de tantale, Tan. Une forme similaire de technique de dépôt de couches minces est utilisée pour cultiver des films organiques, qui commence généralement par des fragments de molécules organiques telles que divers types de polymères.Les matériaux hybrides peuvent également être produits à l'aide de produits chimiques organiques et inorganiques à utiliser dans des produits comme des stents qui peuvent être placés dans des vaisseaux sanguins humains et enduits de médicaments de libération de temps pour lutter contre les maladies cardiaques.Les chercheurs de l'Alberta de l'Institut national de nanotechnologie au Canada ont créé une couche à couches minces similaire avec un stent traditionnel en acier inoxydable pour propulser des artères effondrées à partir de 2011. Le stent en acier inoxydable est recouvert d'une fine couche de silice en verre qui est utilisée comme un stent en acier inoxydablesubstrat auquel se lier des matériaux de glucides de sucre qui représentent environ 60 couches atomiques d'épaisseur.Les glucides interagissent ensuite avec le système immunitaire de manière positive pour empêcher le corps de développer une réponse de rejet à la présence du stent en acier dans l'artère.

Il y a des centaines de composés chimiques utilisés dans le dépôt de couche atomique et ils servent à plusieurs fins.L'un des plus largement recherchés en 2011 est le développement de matériaux diélectriques à haute teneur en K dans l'industrie des circuits intégrés.Au fur et à mesure que les transistors deviennent de plus en plus petits, en dessous de la taille des 10 nanomètres, un processus connu sous le nom de tunneling quantique où les charges électriques fuient à travers les barrières isolantes rendent l'utilisation traditionnelle du dioxyde de silicium pour les transistors impraticables.Les films de matériaux diélectriques à haute K sont testés dans le dépôt de couche atomique car les remplacements incluent le dioxyde de zirconium, ZnO

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;dioxyde de hafnium, HFO ₂ ;et oxyde d'aluminium, al ₂ o ₃ , comme ces matériaux démontrent une bien meilleure résistance à la tunnelisation.