Tillämpningen av zinkoxidlager i industrin är mångfaldig och sträcker sig från skydd av nedbrytbara varor till upptäckt av giftig kväveoxidgas. Sådana skikt kan deponeras genom atomskiktsdeponering (ALD) som använder typiskt kemiska föreningar, eller helt enkelt föregångare, som antänds omedelbart vid kontakt med luft, dvs är mycket pyroforiska. Ett tvärvetenskapligt forskargrupp vid Ruhr-Universität Bochum (RUB) har nu etablerat en ny tillverkningsprocess baserad på en icke-pyroforisk zinkprekursor som kan bearbetas vid temperaturer som är tillräckligt låga för att plast ska kunna beläggas. Teamet publicerade sin rapport i tidningen Små .

Avsättning av ultratunna lager

För att producera en sensor för kvävedioxid (NO2), ett tunt lager av nanostrukturerad zinkoxid (ZnO) måste appliceras på ett sensorsubstrat och sedan integreras i en elektrisk komponent. Professor Anjana Devis team använde ALD för att applicera ultratunna ZnO-lager på sådana sensorsubstrat.

I allmänhet, ALD-processer används inom industrin för att miniatyrisera elektriska komponenter med ultratunna lager, varav några är bara några atomlager tjocka, samtidigt som deras effektivitet ökar. För det, lämpliga prekursorer krävs som reagerar vid ytor för att bilda en sådan tunn film. "Kemin bakom ALD -processer är därför väsentlig och har en enorm inverkan på de resulterande tunna filmerna, "påpekar Anjana Devi.

Säker hantering och högsta kvalitet

Hittills, industriella tillverkare har producerat ZnO tunna filmer genom att använda en extremt reaktiv, mycket pyroforisk zinkprekursor via ALD. "Nyckeln för utvecklingen av en säker alternativ ALD -process för ZnO på RUB var att utveckla en ny, icke-pyroforisk föregångare som är säker att hantera och som kan deponera ZnO-tunna filmer av högsta kvalitet, "förklarar Lukas Mai, huvudförfattare till studien. "Utmaningen var att hitta alternativa kemier för att ersätta de pyrofora föreningar som vanligtvis används i industrin för ZnO."

Den unika aspekten av den nya processen är att den kan utföras vid mycket låga procestemperaturer, vilket underlättar avsättning på plast. Följaktligen, den nya processen kan användas inte bara för tillverkning av gassensorer, men också av gasbarriärskikt. Inom förpackningsindustrin, sådana lager appliceras på plast för att skydda nedbrytbara varor som livsmedel eller läkemedel mot luft.