Un equipo de investigación, dirigido por el profesor Joonki Suh en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales y la Escuela de Graduados en Ingeniería de Materiales y Dispositivos Semiconductores de la UNIST, ha logrado un avance significativo en la tecnología de deposición de películas delgadas. Al emplear un innovador proceso de deposición de capas atómicas (ALD), el profesor Seo logró con éxito la disposición regular de los átomos de telurio (Te) a bajas temperaturas de hasta 50 grados Celsius.
El método ALD es un proceso de película delgada de vanguardia que permite el apilamiento preciso de materiales semiconductores a nivel de capa atómica en estructuras tridimensionales, incluso a bajas temperaturas de proceso. Sin embargo, la aplicación tradicional a semiconductores de próxima generación requiere altas temperaturas de procesamiento superiores a 250 grados Celsius y un tratamiento térmico adicional superior a 450 grados Celsius.
En esta investigación, el equipo de UNIST aplicó ALD al telurio monoelemental de Van der Waals, un material que se está investigando exhaustivamente por sus posibles aplicaciones en dispositivos electrónicos y materiales termoeléctricos.
Sorprendentemente, fabricaron con éxito películas delgadas de Te de alta calidad sin ningún tratamiento térmico posterior a la deposición a una temperatura sin precedentes de solo 50 grados Celsius. Las películas resultantes exhibieron una uniformidad excepcional con un espesor controlado con precisión hasta una escala de nanómetros, logrando una disposición atómica perfecta con uno de cada mil millones de átomos.
Para mejorar la reactividad a temperaturas más bajas, el equipo de investigación empleó dos precursores con propiedades ácido-base. Además, introdujeron correactivos para mejorar las reacciones superficiales y la estabilidad mientras adoptaban una técnica de dosificación repetida mediante la inyección de precursores en intervalos más cortos. Estas estrategias permitieron la producción de películas delgadas densas y continuas en comparación con los métodos convencionales que a menudo resultaban en deposiciones de granos porosos o discontinuos.
El proceso de fabricación desarrollado permitió el crecimiento a escala de oblea en obleas enteras de 100 mm (4 pulgadas), proporcionando un control preciso del espesor a nivel de capa atómica y una deposición uniforme. Además, las delgadas películas de Te demostraron compatibilidad con estructuras tridimensionales verticales, un requisito crucial para una alta integración del dispositivo. Este avance tiene un potencial significativo para diversos dispositivos electrónicos, como transistores, rectificadores y elementos de selección.
"Esta investigación cumple todos los criterios esenciales de síntesis a baja temperatura, gran superficie y alta calidad en procesos de deposición de semiconductores", afirmó el profesor Suh.
Los resultados de esta investigación fueron publicados en ACS Nano .
Más información: Changhwan Kim et al, Ruta de deposición de capas atómicas hacia películas delgadas escalables de grado electrónico de van der Waals Te, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c03559
Información de la revista: ACS Nano
Proporcionado por el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan
