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L'application des couches d'oxyde de zinc dans l'industrie est multiple et va de la protection des produits dégradables à la détection des gaz toxiques d'oxyde d'azote. De telles couches peuvent être déposées par dépôt de couche atomique (ALD) qui emploie typiquement des composés chimiques, ou simplement précurseurs, qui s'enflamment immédiatement au contact de l'air, c'est-à-dire qu'ils sont hautement pyrophoriques. Une équipe de recherche interdisciplinaire de la Ruhr-Universität Bochum (RUB) a maintenant établi un nouveau procédé de fabrication basé sur un précurseur de zinc non pyrophorique qui peut être traité à des températures suffisamment basses pour permettre le revêtement des plastiques. L'équipe a publié son rapport dans la revue Petit .
Dépôt de couches ultra-fines
Afin de réaliser un capteur de dioxyde d'azote (NO2), une fine couche d'oxyde de zinc nanostructuré (ZnO) doit être appliquée sur un substrat de capteur puis intégrée dans un composant électrique. L'équipe du professeur Anjana Devi a utilisé l'ALD pour appliquer des couches ultrafines de ZnO sur de tels substrats de capteurs.
En général, Les procédés ALD sont utilisés dans l'industrie pour miniaturiser les composants électriques à l'aide de couches ultra-minces, dont certains n'ont que quelques couches atomiques d'épaisseur, tout en augmentant leur efficacité. Pour ça, des précurseurs appropriés sont nécessaires qui réagissent au niveau des surfaces pour former un film aussi mince. "La chimie derrière les procédés ALD est donc essentielle et a un impact énorme sur les films minces résultants, ", souligne Anjana Devi.
Manipulation sûre et qualité supérieure
À ce jour, les industriels ont produit des couches minces de ZnO en déployant une solution extrêmement réactive, précurseur de zinc hautement pyrophorique via ALD. « La clé du développement d'un procédé ALD alternatif sûr pour le ZnO chez RUB était de développer un nouveau précurseur non pyrophorique manipulable en toute sécurité et capable de déposer des couches minces de ZnO de la plus haute qualité, " explique Lukas Mai, auteur principal de l'étude. "Le défi était de trouver des chimies alternatives pour remplacer les composés pyrophoriques qui sont généralement utilisés dans l'industrie pour le ZnO."
Lukas Mai – il se reflète dans une fine pellicule – et Anjana Devi. Crédit : RUB, Marquard
L'aspect unique du nouveau procédé est qu'il peut être réalisé à des températures de procédé très basses, facilitant ainsi le dépôt sur les plastiques. Par conséquent, le nouveau procédé peut être utilisé non seulement pour la fabrication de capteurs de gaz, mais aussi de couches barrières aux gaz. Dans l'industrie de l'emballage, de telles couches sont appliquées sur des plastiques pour protéger de l'air les produits dégradables tels que les aliments ou les produits pharmaceutiques.
