Új anyag a félvezetőgyártásban
Svéd tudósok új molekulát alkottak, mely segít az indium-nitrid könnyebb előállításában és félvezetőként való hasznosításában. Az indium-nitrid az elektronikai gyártás ígéretes anyaga, de nehéz előállítani. A svédországi Linköping Egyetem tudósai azonban kifejlesztettek egy új molekulát, amely alkalmas kiváló minőségű indium-nitrid előállítására, lehetővé téve például a nagyfrekvenciás elektronikában való felhasználását. Az eredményeket a Chemistry of Materials tudományos folyóiratban tették közzé.
A vezeték nélküli adatátvitelhez jelenleg használt sávszélesség hamarosan telítődik, nem lesz elég a jövőbeni adatforgalmi igények kielégítésére. Ha folytatni akarjuk az egyre növekvő mennyiségű adat továbbítását, akkor a rendelkezésre álló sávszélességet meg kell növelni további frekvenciák használatával. Az indium-nitrid pedig része lehet ennek a tervnek.
“Mivel az elektronok rendkívül könnyedén mozognak az indium-nitriden, nagy sebességgel lehet őket ezen az anyagon oda-vissza továbbítani, így rendkívül magas frekvenciájú jeleket hozhatunk létre. Ez azt jelenti, hogy az indium-nitrid felhasználható a nagyfrekvenciás elektronikában, ahol új frekvenciákat biztosíthat például a vezeték nélküli adatátvitelhez” – mondta Henrik Pedersen, a Linköping Egyetem Fizikai, Kémiai és Biológiai Tanszékének szervetlen kémia professzora a Science Dailyn megjelent közleményben.
Háttér
Az indium-nitrid nitrogénből és egy fémből, az indiumból áll. Ez az anyag tranzisztorokban használatos, amelyek gyakorlatilag minden elektronikus eszköz alapját képezik. A probléma az, hogy nehéz indium-nitridből vékony filmeket előállítani. Hasonló félvezető anyagok vékony filmjeit gyakran egy jól bevált módszerrel állítják elő, amelyet kémiai gőzfázisú leválasztásnak (CVD) hívnak, és amelynek hőmérséklete 800–1000 Celsius fok. Azonban ha az indium-nitridet 600 Celsius fok fölé hevítik, akkor alkotóelemeire bomlik, indiumra és nitrogénre.
A linköpingi tudósok a CVD olyan változatát használják, amelyet atomréteg-lerakódásnak (ALD) hívnak, és amelyben alacsonyabb hőmérséklet alkalmazása is elegendő. Megalkottak továbbá egy új molekulát is, az úgynevezett indium-triazenidet, melynek szintén kulcsszerepe van az eljárás során.
Korábban senki sem dolgozott ilyen indium-triazenidokkal, de a LiU kutatói hamar rájöttek, hogy a molekula kiváló kiindulási anyag vékony fóliák előállításához. Az elektronikában használt legtöbb anyagot úgy kell előállítani, hogy egy vékony film növekedjen egy olyan felületen, amely az anyag kristályszerkezetét szabályozza. A folyamatot epitaxiális növekedésnek nevezik. A kutatók felfedezték, hogy az indium-nitrid epitaxiális növekedése elérhető úgy, ha szilícium-karbidot használnak szubsztrátumként, ami korábban még nem volt ismert. Ezen túlmenően az ily módon előállított indium-nitrid rendkívül tiszta, a világon a legmagasabb minőségi kategóriába tartozik.
A kutatók felfedeztek egy további meglepő tényt is: az ALD eljárást használók körében általánosan elfogadott tény, hogy a molekuláknak a gázfázisban semmilyen módon nem szabad reakcióba lépniük, vagy bomlásnak indulniuk. Amikor a kutatók megváltoztatták a bevonási folyamat hőmérsékletét, rájöttek, hogy nemcsak egy, hanem két olyan hőmérsékleti pont is van, amelyen a folyamat stabil.
“Az indium-triazenid kisebb darabokra bomlik a gázfázisban, és ez javítja az ALD folyamatot. Ez egy paradigmaváltás az ALD-n belül – olyan molekulák felhasználásával, amelyek a gázfázisban nem teljesen stabilak. Ezzel sikerült bemutatnunk, hogy jobb a végeredmény, ha hagyjuk, hogy az új molekula bizonyos mértékben lebontódjon a gázfázisban ” – mondta Henrik Pedersen.
A kutatók most hasonló triazenid-molekulákat vizsgálnak az indiumon kívüli egyéb fémekkel.
Hegyi Heni, Okosipar.hu