En billigere måde at opskalere atomlagsaflejring på

Kemiingeniører ved EPFL har udviklet en ny metode til atomlagsaflejring, en teknik, der almindeligvis anvendes i mikroelektronik af høj kvalitet. Den nye metode kan bruges i materialer med større overflader meget billigere end de nuværende metoder, samtidig med at kvaliteten og effektiviteten bevares.

Atomisk lagaflejring (ALD) involverer stabling af lag af atomer oven på hinanden som pandekager. Atomerne kommer fra et fordampet materiale kaldet en precursor. ASD er en veletableret teknik til fremstilling af mikroelektronik såsom halvledere og magnetiske hoveder til lydoptagelse, samt sensorer til bioteknik og diagnostik.

Imidlertid, at bruge ALD til at afsætte lag på større overflader har været en kamp, især når det kommer til fremstilling af materialer, der skal holdes til lave omkostninger, f.eks. katalysatorer og solenergiapparater.

"Klæbepunktet er ikke nødvendigvis at lave det rigtige materiale, men gøre det billigt, "forklarer professor Jeremy Luterbacher, leder af EPFL's Laboratory of Sustainable and Catalytic Processing (LPDC). "Belægning af større overfladearealer med gasfasemetoder kræver lang deponeringstid, og store overskud af forløber, som begge øger omkostningerne, " tilføjer Benjamin Le Monnier, ph.d. studerende, der udførte det meste af forskningen.

Nu, LPDC har udviklet en løsning. Brug af ALD i en flydende fase, forskerne kan producere materialer, der ikke kan skelnes fra dem, der er fremstillet i gasfasen, med langt billigere udstyr og ingen overskydende forstadier.

Større præcision reducerer omkostningerne

Forskerne opnåede dette gennembrud ved omhyggeligt at måle forholdet mellem de reagerende forstadier, før de injicerede dem på overfladen af ​​et substrat. Denne måde, de brugte præcis den rigtige mængde forløber, uden rester, der kan forårsage uønskede reaktioner eller gå til spilde.

Den nye metode reducerer også omkostningerne ved kun at kræve standard laboratorieudstyr til kemisk syntese. Det kan også let skaleres op til at belægge mere end 150 g materiale med det samme billige udstyr, uden tab af belægningskvalitet. Teknikken kan endda opnå belægninger, der ikke er mulige ved brug af gasfase ALD, f.eks. ved hjælp af ikke-flygtige forstadier.

"Vi mener, at denne teknik i høj grad kunne demokratisere brugen af ​​ALD på katalysatorer og andre materialer med stort overfladeareal, «siger Luterbacher.