ああ

Moonhyung Jang 博士は、家庭用加湿器がどのように機能するかを観察しているときに、超音波霧化技術を使用して原子層堆積に使用される化学物質を蒸発させるというアイデアを思いつき、Lei 博士と協力してこの装置の開発とテストを行いました。

アラバマ大学システムの一部であるハンツビルのアラバマ大学 (UAH) で、原子の薄層を室温近くの温度で基板材料上にコーティングとして堆積する新しい方法が発明されました。

UAH 博士研究員の Moonhyung Jang 博士は、家庭用加湿器を購入しているときに、超音波霧化技術を使用して原子層堆積 (ALD) に使用される化学物質を蒸発させるというアイデアを思いつきました。

この発明は、Yu Lei 博士の UAH 研究室で作成され、テストされました。博士は、この発明が多くの ALD プロセスに新しい窓を開くだろうと述べています。

Jang 博士は、化学工学部の准教授 Yu Lei 博士の研究室で働いています。 二人は自分たちの発明に関する論文を発表し、その論文が『Journal of Vacuum Science & Technology A』誌の編集者に選ばれました。

「ALD は 3 次元薄膜堆積技術であり、中央処理装置、メモリ、ハードドライブなどのマイクロエレクトロニクス製造において重要な役割を果たします」と Lei 博士は言います。

各 ALD サイクルでは、原子数個の深さの層が堆積されます。 ALD プロセスでは、堆積サイクルが数百回または数千回繰り返されます。 薄膜の均一性は、化学前駆体蒸気と基板の間の表面の自己制限反応に依存します。

「ALD は、大量生産のために大型のシリコン ウェーハ上に材料を均一に堆積させながら、ナノメートルの機能を優れた制御で提供します」と Lei 博士は言います。 「これは強力で小型のスマートデバイスを製造するための重要な技術です。」

ジャン博士は、安全で使いやすい家庭用加湿器をオンラインで探しているときに、市販の加湿器が水ミストを生成するために高温での直接加熱か、室温での超音波噴霧器の振動を使用していることに気づきました。

「ムーン氏は、後者が熱的に不安定な反応性化学物質の蒸気を生成する安全で簡単な方法である可能性があることに突然気づきました」とレイ博士は言う。

「翌日、ムーン氏がアイデアについて話し合うためにやって来て、私たちは研究室でコンセプトを証明するための実験を計画しました。全プロセスにはほぼ1年かかりました。しかし、素晴らしいアイデアは一瞬のようにムーン氏に思いつきました。」

ALD プロセスは通常、熱を使用して水を蒸発させる室内加湿器と同様に、固体または液体の形態から蒸発する加熱された気相分子に依存します。 しかし、その ALD プロセスでは、一部の化学前駆体は安定しておらず、ALD に十分な蒸気圧に達する前に分解する可能性があります。

「これまで、多くの反応性化学物質は蒸気圧が低く、熱的に不安定であるため、ALD には適さないと考えられていました」と Lei 博士は言います。 「私たちの研究では、超音波噴霧器技術により、反応性化学物質を室温程度の温度で蒸発させることができることがわかりました。」

UAH の科学者による超音波発明により、熱的に不安定で直接加熱には適さないさまざまな反応性化学物質の使用が可能になりました。

「私たちの研究グループが開発した超音波霧化は、モジュールの超音波振動によって前駆体の蒸発が行われるため、低い蒸気圧の前駆体を供給します」と Lei 博士は言います。

「家庭用加湿器と同様に、超音波霧化は飽和蒸気とマイクロサイズの液滴からなるミストを生成します」と彼は言います。 「ミストがキャリアガスによって基板に供給されると、マイクロサイズの液滴が継続的に蒸発します。」

このプロセスでは、液体化学前駆体中に配置された圧電超音波トランスデューサーが使用されます。 開始すると、トランスデューサーは 1 秒あたり数十万回振動し始め、化学前駆体のミストを生成します。 ミスト中の小さな液滴は、真空と穏やかな熱処理の下でガスマニホールド内で急速に蒸発し、堆積材料の均一なコートが残ります。