UAH

Ao observar como funciona um umidificador doméstico, o Dr. Moonhyung Jang teve a ideia de usar uma tecnologia de atomização ultrassônica para evaporar produtos químicos usados ​​​​na deposição da camada atômica e trabalhou com o Dr.

Uma nova maneira de depositar finas camadas de átomos como revestimento em um material de substrato próximo à temperatura ambiente foi inventada na Universidade do Alabama em Huntsville (UAH), uma parte do Sistema da Universidade do Alabama.

O pesquisador de pós-doutorado da UAH, Dr. Moonhyung Jang, teve a ideia de usar uma tecnologia de atomização ultrassônica para evaporar produtos químicos usados ​​​​na deposição de camada atômica (ALD) enquanto comprava um umidificador doméstico.

A invenção foi criada e testada no laboratório UAH do Dr. Yu Lei, que afirma que abrirá uma nova janela para muitos processos ALD.

Dr. Jang trabalha no laboratório do Dr. Yu Lei, professor associado do Departamento de Engenharia Química. A dupla publicou um artigo sobre sua invenção que foi selecionado como escolha do editor no Journal of Vacuum Science & Technology A.

“ALD é uma técnica tridimensional de deposição de filmes finos que desempenha um papel importante na fabricação de microeletrônica, na produção de itens como unidades centrais de processamento, memória e discos rígidos”, diz o Dr.

Cada ciclo ALD deposita uma camada com alguns átomos de profundidade. Um processo ALD repete o ciclo de deposição centenas ou milhares de vezes. A uniformidade dos filmes finos depende de uma reação superficial autolimitada entre o vapor do precursor químico e os substratos.

"ALD oferece controle excepcional de recursos nanométricos enquanto deposita materiais uniformemente em grandes pastilhas de silício para fabricação de alto volume", diz o Dr. "É uma técnica fundamental para produzir dispositivos inteligentes pequenos e poderosos."

Enquanto procurava online um umidificador doméstico seguro e fácil de usar, o Dr. Jang observou que os umidificadores no mercado usam aquecimento direto em alta temperatura ou vibração ultrassônica do atomizador em temperatura ambiente para gerar a névoa de água.

“Moon de repente percebeu que esta última poderia ser uma maneira simples e segura de gerar vapores para produtos químicos reativos que são termicamente instáveis”, diz o Dr.

"No dia seguinte, Moon veio discutir a ideia e projetamos os experimentos para provar o conceito em nosso laboratório de pesquisa. Todo o processo levou quase um ano. Mas a grande ideia veio à Moon como um raio."

Os processos ALD normalmente dependem de moléculas aquecidas em fase gasosa que são evaporadas de sua forma sólida ou líquida, semelhante aos umidificadores de ambiente que usam calor para vaporizar água. No entanto, nesse processo ALD, alguns precursores químicos não são estáveis ​​e podem decompor-se antes de atingirem uma pressão de vapor suficiente para ALD.

"No passado, muitos produtos químicos reativos foram considerados inadequados para ALD devido à sua baixa pressão de vapor e porque são termicamente instáveis", diz o Dr. Lei. "Nossa pesquisa descobriu que a técnica do atomizador ultrassônico permitiu a evaporação dos produtos químicos reativos a uma temperatura tão baixa quanto a ambiente."

A invenção do ultrassom dos cientistas da UAH torna possível o uso de uma ampla gama de produtos químicos reativos que são termicamente instáveis ​​e não adequados para aquecimento direto.

“A atomização ultrassônica, desenvolvida por nosso grupo de pesquisa, fornece precursores de baixa pressão de vapor porque a evaporação dos precursores foi feita por meio da vibração ultrassônica do módulo”, afirma o Dr.

“Assim como o umidificador doméstico, a atomização ultrassônica gera uma névoa composta de vapor saturado e gotículas microdimensionadas”, diz ele. "As microgotículas evaporam continuamente quando a névoa é entregue aos substratos por um gás de arraste."

O processo utiliza um transdutor ultrassônico piezoelétrico colocado em um precursor químico líquido. Uma vez iniciado, o transdutor começa a vibrar algumas centenas de milhares de vezes por segundo e gera uma névoa do precursor químico. As pequenas gotículas de líquido na névoa são rapidamente evaporadas no coletor de gás sob vácuo e tratamento térmico suave, deixando para trás uma camada uniforme do material de deposição.