Forskere producerer den første atom-for-atom-simulering nogensinde af ALD-filmvækst i nanoskala

Forskere ved Tyndall National Institute, Irland, har produceret den første nogensinde atom-for-atom-simulering af filmvækst i nanoskala ved atomisk lagaflejring (ALD) - en tyndfilmsteknologi, der bruges til fremstilling af siliciumchips.

Til stede i alle elektroniske enheder såsom kreditkort, mobiltelefoner og computere, hver chip består af flere tynde lag, der giver forskellige funktioner. ALD har en nøglerolle at spille i fremstillingen af ​​chips med stadig tyndere lag til den næste generation af elektroniske enheder. Vækstsimuleringer kan hjælpe med at forbedre ALD-processen, men indtil nu, var ikke nøjagtige nok over eksperimentelle tidsskalaer.

Tilsvarende mens kvantemekaniske simuleringer giver et nøjagtigt atom-for-atom billede af individuelle ALD-reaktioner på de mindste skalaer, det er stadig langt fra, hvad der kan måles i laboratoriet – indtil nu. Tyndall-gruppen ledet af Dr. Simon Elliott har for første gang kombineret nøjagtigheden fra det kvantemekaniske niveau med den nødvendige statistik for at følge, hvordan tusindvis af atomer reagerer millioner af gange i sekundet, opbygning af lag af materiale, som i laboratoriet.

Mahdi Shirazi, hvem vil blive tildelt en ph.d. for dette arbejde, forklarer, hvad der adskiller hans forskning:"Det var afgørende at modellere det komplette sæt af alle ALD-reaktioner, hundredvis af dem, på det kvantemekaniske niveau og derefter omhyggeligt udtrække den information, der var nødvendig for vækstsimuleringerne."

Dermed, for første gang, vi ser sammenhængen mellem atom-for-atom kemiske reaktioner og væksten af ​​lag af materialer. Dette åbner vejen for ny og forbedret ALD-behandling af materialer til elektroniske chips, men også for katalysatorer, solceller og LED-belysning.

Simuleringerne blev muliggjort gennem regnekraften fra Irish Center for High End Computing, og projektet blev finansieret af Science Foundation Ireland gennem FORME strategiske forskningsklynge.