Une équipe de recherche, dirigée par le professeur Joonki Suh du Département de science et d'ingénierie des matériaux et de l'École supérieure d'ingénierie des matériaux et dispositifs semi-conducteurs de l'UNIST, a réalisé une percée significative dans la technologie de dépôt de couches minces. En utilisant un procédé innovant de dépôt de couche atomique (ALD), le professeur Seo a réussi à obtenir un arrangement régulier des atomes de tellure (Te) à des températures aussi basses que 50 degrés Celsius.

La méthode ALD est un procédé de couche mince de pointe qui permet un empilement précis de matériaux semi-conducteurs au niveau de la couche atomique sur des structures tridimensionnelles, même à de basses températures de procédé. Cependant, l'application traditionnelle aux semi-conducteurs de nouvelle génération nécessite des températures de traitement élevées supérieures à 250 degrés Celsius et un traitement thermique supplémentaire supérieur à 450 degrés Celsius.

Dans cette recherche, l'équipe de l'UNIST a appliqué l'ALD au tellure monoélémentaire de Van der Waals, un matériau faisant l'objet d'études approfondies pour ses applications potentielles dans les appareils électroniques et les matériaux thermoélectriques.

Remarquablement, ils ont réussi à fabriquer des films minces de Te de haute qualité sans aucun traitement thermique post-dépôt, à une température sans précédent de seulement 50 degrés Celsius. Les films résultants présentaient une uniformité exceptionnelle avec une épaisseur contrôlée avec précision jusqu'à l'échelle nanométrique, permettant d'obtenir un arrangement atomique parfait avec un atome sur un milliard.

Pour améliorer la réactivité à des températures plus basses, l’équipe de recherche a utilisé deux précurseurs aux propriétés acido-basiques. De plus, ils ont introduit des co-réactifs pour améliorer les réactions de surface et la stabilité tout en adoptant une technique de dosage répété en injectant des précurseurs à des intervalles plus courts. Ces stratégies ont permis la production de films minces de Te denses et continus par rapport aux méthodes conventionnelles qui entraînaient souvent des dépôts de grains poreux ou discontinus.

Le processus de fabrication développé a permis une croissance à l’échelle d’une tranche sur des tranches entières de 4 pouces (100 mm), offrant un contrôle précis de l’épaisseur au niveau de la couche atomique et un dépôt uniforme. De plus, les films minces Te ont démontré leur compatibilité avec les structures tridimensionnelles verticales, une exigence cruciale pour une intégration élevée des dispositifs. Cette avancée présente un potentiel important pour divers appareils électroniques tels que les transistors, les redresseurs et les éléments de sélection.

"Cette recherche remplit tous les critères essentiels d'une synthèse à basse température, sur une grande surface et de haute qualité dans les processus de dépôt de semi-conducteurs", a déclaré le professeur Suh.

Les résultats de cette recherche ont été publiés dans ACS Nano .

Plus d'informations : Changhwan Kim et al, Voie de dépôt de couche atomique vers des films minces van der Waals Te évolutifs et de qualité électronique, ACS Nano (2023). DOI :10.1021/acsnano.3c03559

Informations sur le journal : ACS Nano

Fourni par l'Institut national des sciences et technologies d'Ulsan