Onderzoeksteam ontwikkelt nieuw dunnefilmdepositieproces voor materialen op basis van tinselenide

Een onderzoeksteam heeft een nieuw dunnefilmdepositieproces ontwikkeld voor materialen op basis van tinselenide. Dit proces maakt gebruik van de metaal-organische chemische dampafzettingsmethode (MOCVD), waardoor dunne filmafzetting op grote waferoppervlakken bij een lage temperatuur van 200°C mogelijk wordt gemaakt, waardoor uitzonderlijke precisie en schaalbaarheid wordt bereikt.

De onderzoeks resultaten zijn online gepubliceerd in Geavanceerde materialen op 9 april 2024.

MOCVD is een geavanceerde techniek die gasvormige precursoren gebruikt om chemische reacties met uitstekende precisie uit te voeren, waardoor het mogelijk wordt dunne films af te zetten op materialen op wafelschaal die in halfgeleiders worden gebruikt.

Dankzij deze innovatieve methode kon het team tinselenidematerialen (SnSe₂SnSe) met uniforme diktes in slechts enkele nanometers op wafereenheden.

Om depositie bij lage temperaturen te bereiken, heeft het team op strategische wijze de temperatuursecties gescheiden voor de afbraak van liganden en depositie van dunne films. Door de verhouding van de tin- en seleniumvoorlopers aan te passen, evenals de stroomsnelheid van het argongas dat de voorloper vervoerde, konden ze het afzettingsproces nauwgezet controleren, wat resulteerde in een hoge kristalliniteit, regelmatige uitlijning en gecontroleerde fase en dikte van de dunne films.

Dit geavanceerde proces maakte de uniforme afzetting van dunne films mogelijk bij een lage temperatuur van ongeveer 200°C, ongeacht het gebruikte substraat, wat het potentieel ervan voor verschillende elektronische toepassingen op grote schaal aantoont. Het team heeft deze methode met succes toegepast op de gehele wafer, waarbij de chemische stabiliteit en hoge kristalliniteit in beide soorten dunne films van tinselenide behouden bleven.

Het onderzoeksteam werd geleid door professor Joonki Suh van de Graduate School of Semiconductor Materials and Devices Engineering en de afdeling Materials Science and Engineering van UNIST, in samenwerking met professor Feng Ding van de Chinese Academie van Wetenschappen in China, professor Sungkyu Kim van Sejong Universiteit, en professor Changwook Jeong van UNIST.

Hoofdauteur Kim benadrukte het belang van deze studie bij het overwinnen van de beperkingen van bestaande depositiemethoden, waarbij het vermogen werd aangetoond om polyfasematerialen over grote gebieden af ​​te zetten zonder de chemische samenstelling te veranderen. Deze doorbraak opent deuren voor toepassingen in elektronische apparaten en verder onderzoek naar op tinselenide gebaseerde materialen.

Professor Suh benadrukte het innovatieve karakter van deze studie door een unieke processtrategie voor te stellen, gebaseerd op thermodynamisch en dynamisch gedrag volgens de fase van dunne-film halfgeleidermaterialen. Het team wil het onderzoek naar elektronische apparaattoepassingen bevorderen door op maat gemaakte processen te ontwikkelen voor halfgeleidermaterialen van de volgende generatie.