İsmi École Polytechnique Fédérale de Lausanne olan ve genellikle EPFL kısaltmasıyla tanına İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü’nün kimya mühendisleri, yüksek kaliteli mikroelektroniklerde yaygın olarak kullanılan bir teknik olan atomik katman kaplama ( ALD ) işlemleri için yeni bir yöntem geliştirdiler. Yeni yöntem, kalite ve verimliliği korurken, mevcut yaklaşımlardan çok daha ucuza daha büyük yüzeylere sahip malzemelerde kullanılabilmektedir.
Atomik Katman Kaplama, ALD (Atomik Layer Deposition) Nedir?
Atomik katman kaplama (ALD), krep gibi üst üste atom katmanlarının istiflenmesinden ibaret bir işlem olarak anılır. Atomlar, öncül madde (prekursör) olarak adlandırılan buharlaşmış bir malzemeden gelmektedir. ALD tekniği, biyomühendislik ve tanı koyma işlemlerinin yanı sıra ses kayıt işlemlerinde kullanılan manyetik başlıklar ve mikroeloktroniklerin imalatında yer alan yarı iletkenler için ortaya çıkarılmış oldukça başarılı ve iyi bir tekniktir.
Atomik Katman Kaplama tekniği, bir çeşit Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD) yöntemi olarak bilinmektedir. Reaksiyon tek bir atomik katmanın oluşmasından sonra doyuma ulaşıp durmaktadır. Bu sayede kaplanan kalınlık kontrolü, homojen bir kaplamanın gerçekleştirilmesi ve en zor geometrik şekilli yüzeylerin dahi konformal olarak kaplanması mümkün hale gelmektedir. Bütün reaksiyonların yüzeyde gerçekleşmesini sağlamak için sıralı proses uygulanır. Bütün yüzeyler bir atomik katmanla kaplandıktan sonra reaksiyonlar durur ve oluşan filmler stokiyometriktir.
Daha Ucuz Bir Yöntem
ALD tekniğini kullanmak güneş cihazları ve katalizörler gibi maliyeti düşük olması gereken daha büyük yüzeylerin atomik kaplamaları işlemleri için oldukça maliyetli olmaktadır. EPFL’nin Katalitik işleme Laboratuvarı (LPDC) Başkanı Profesör Jeremy Luterbacher önemli olanın doğru malzemeyi yapmaktan ziyade ucuz olanı yapmak olduğunu vurgulamaktadır. Doktora öğrencisi Benjamin Le Monnier ve araştırmada yer alan diğer öğrenciler ise daha büyük yüzey alanlarını gaz fazı yöntemleri ile kaplamanın ve uzun biriktirme süreleri elde etmenin maliyetleri artıran çok fazla öncül madde gerektirdiğini belirtmiştir.
Konu hakkında araştırmalarını sürdüren LPDC kimyagerleri, sonunda daha ucuz bir yöntem bulmuşlardır. ALD tekniğini sıvı fazda kullanan bilim adamları, gaz fazında üretilenlerden ayırt edilemeyen, çok daha ucuz ekipmanlarla ve fazla öncül madde olmadan malzemeler üretebildiklerini açıklamışlardır. Araştırmacılar bu sonuca bir alt katmanın yüzeyine öncül madde enjekte etmeden önce reaksiyona giren öncülerin oranını dikkatlice ölçerek ulaştıklarını belirtmişlerdir. Bu şekilde, istenmeyen reaksiyonlara neden olabilecek veya boşa harcanabilecek hiçbir kalıntı olmadan tam olarak doğru miktarda öncül madde (prekursör) kullandıklarını ifade etmektedirler.
Yeni bulunan yöntemde sadece standart laboratuvar malzemeleri kullanılmasının yeterli olmasından dolayı maliyetlerin düşük olduğu açıklanmıştır. Aynı zamanda, kaplama kalitesi kaybı olmaksızın, aynı ucuz ekipmanla 150 g’dan fazla malzemeyi kaplamak için kolayca ölçeklendirilebilmektedir. Yeni bulunan yöntemle gaz fazı ALD tekniği ile elde edilemeyen atomik kaplamaların bile elde edileceği vurgulanmıştır.
Araştırmacılar, bu tekniğin katalizörler ve diğer yüksek yüzey alanı malzemeleri üzerinde ALD tekniğinin kullanımını büyük ölçüde arttırabileceğini belirtmektedir.
Kaynak
https://phys.org/news/2019-11-cheaper-scale-atomic-layer-deposition.html
Yorumlar