Ny kemi til ultratynde gassensorer

Anvendelsen af ​​zinkoxidlag i industrien er mangfoldig og spænder fra beskyttelse af nedbrydelige varer til påvisning af giftig nitrogenoxidgas. Sådanne lag kan aflejres ved atomisk lagaflejring (ALD), som anvender typisk kemiske forbindelser, eller blot forløbere, som antændes umiddelbart efter kontakt med luft, dvs. er meget pyrofore. Et tværfagligt forskerhold ved Ruhr-Universität Bochum (RUB) har nu etableret en ny fremstillingsproces baseret på en ikke-pyrofor zinkprecursor, der kan behandles ved temperaturer, der er lave nok til at tillade plastik at blive belagt. Holdet offentliggjorde deres rapport i tidsskriftet Lille .

Aflejring af ultratynde lag

For at producere en sensor for nitrogendioxid (NO2), et tyndt lag af nanostruktureret zinkoxid (ZnO) skal påføres et sensorsubstrat og derefter integreres i en elektrisk komponent. Professor Anjana Devis team brugte ALD til at påføre ultratynde ZnO-lag på sådanne sensorsubstrater.

Generelt, ALD-processer bruges i industrien til at miniaturisere elektriske komponenter ved hjælp af ultratynde lag, hvoraf nogle kun er nogle få atomlag tykke, og samtidig øge deres effektivitet. For det, Der kræves passende forstadier, som reagerer på overflader for at danne en sådan tynd film. "Kemien bag ALD-processer er derfor essentiel og har en enorm indflydelse på de resulterende tynde film, " påpeger Anjana Devi.

Sikker håndtering og højeste kvalitet

Til dato, industrielle producenter har produceret ZnO tynde film ved at implementere en ekstremt reaktiv, stærkt pyrofor zinkprecursor via ALD. "Nøglen til udviklingen af ​​en sikker alternativ ALD-proces for ZnO på RUB var at udvikle en ny, ikke-pyrofor precursor, der er sikker at håndtere og er i stand til at afsætte ZnO tynde film af højeste kvalitet, " forklarer Lukas Mai, hovedforfatter af undersøgelsen. "Udfordringen var at finde alternative kemier til at erstatte de pyrofore forbindelser, der generelt bruges i industrien til ZnO."

Det unikke ved den nye proces er, at den kan udføres ved meget lave procestemperaturer, hvilket letter afsætning på plast. Følgelig, den nye proces kan ikke kun bruges til fremstilling af gassensorer, men også af gasbarrierelag. I emballageindustrien, sådanne lag påføres plast for at beskytte nedbrydelige varer såsom fødevarer eller lægemidler mod luft.