Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
L’évaluation thermodynamique de la phase gazeuse des précurseurs pour les procédés de dépôts de couches atomiques (ALD) permet de définir les conditions opératoires optimales, de prévoir toutes les réactions possibles et d’estimer la consommation d'énergie associée à d’éventuelles transformations. Cet article offre à l’ingénieur qui utilise le procédé ALD avec des précurseurs organométalliques une méthode de construction des propriétés de la phase gazeuse à partir des données structurelles des molécules. Les techniques expérimentales qui permettent d’obtenir directement les informations sur la phase gazeuse et l’illustration d’exploitation de ces données thermodynamiques sont données.
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The thermodynamic evaluation of the precursors gas phase for atomic layer deposition (ALD) processes is used to define the operating conditions, anticipate all possible reactions, and estimate the energy consumption associated with any transformations. This article offers engineers who use the ALD process with organometallic precursors a method to construct the properties of the gas phase from structural data for the molecules. An overview is given of experimental techniques used to obtain information directly on the gas phase, together with an illustration of how to use these thermodynamic data.
Auteur(s)
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Ioana NUTA : Chargée de Recherche au CNRS - Laboratoire de Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP) - Université Grenoble Alpes, Grenoble, France
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Elisabeth BLANQUET : Directrice de Recherche au CNRS - Laboratoire de Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP) - Université Grenoble Alpes, Grenoble, France
INTRODUCTION
Les études de la phase gazeuse des précurseurs organométalliques ont un intérêt pour plusieurs raisons. D’une part, elles permettent l’évaluation des propriétés thermodynamiques de la phase condensée (liquide ou solide) à partir des mesures de pression de vapeurs. D’autre part, la connaissance détaillée de la structure et des interactions des espèces dans les vapeurs est nécessaire pour évaluer leurs propriétés dans des conditions bien définies afin de prédire et de valider leur utilisation dans les réacteurs de dépôts. Il est nécessaire de connaître leur comportement en température et pression, s’il y a un gaz d’entraînement ou porteur. Plus particulièrement, leur étude sous ultravide donne la possibilité de déterminer les propriétés des molécules isolées ou de sonder des réactions élémentaires car elles ne sont pas perturbées par différents facteurs qui prédominent souvent dans la phase condensée (e.g. les associations dues aux interactions entre molécules ou avec le solvant, etc.).
Cet article présentera les méthodes et les techniques expérimentales de la thermodynamique dédiée à la phase gaz des précurseurs et les méthodes de construction des propriétés thermodynamiques à partir des données structurelles des molécules.
La dernière section donnera le mode d’emploi de l’exploitation des données thermodynamiques en illustrant le type de problèmes qu’elle permet de résoudre pour les utilisateurs de procédés de dépôts de couches atomiques à partir d’une phase gazeuse.
Domaine : Nanomatériaux : synthèse et élaboration
Degré de diffusion de la technologie : Émergence
Technologies impliquées : Nanotechnologies
Domaines d’application : Dépôts des matériaux
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MOTS-CLÉS
évaluation thermodynamique précurseurs organométalliques phase gazeuse conditions opératoires
KEYWORDS
thermodynamic evaluation | organometallic precursors | gas phase | operating conditions
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Glossaire4. Conclusion
Le rôle de la thermodynamique de la phase gazeuse est essentiel dans la mise au point d’un nouveau procédé ALD : il permet de hiérarchiser les paramètres nécessaires afin de minimiser les coûts expérimentaux. Le défi reste la construction de bases thermodynamiques pour les précurseurs organométalliques et notamment les données sur la phase gazeuse. Des efforts sont nécessaires dans l’instrumentation scientifique afin de pouvoir élargir les mesures disponibles. De ce fait, un inventaire systématique des enthalpies de réaction reste de loin plus difficile à rassembler qu’une compilation basée sur les enthalpies de formation, méthode plus couramment mise en œuvre (les enthalpies de formation sont souvent calculées à partir des données d’enthalpie de réaction et des analogies avec des enthalpies de formation de composés connues). Le même constat pour les entropies de réaction peut être adressé.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DESRE (P.), HODAJ (F.) - Thermodynamique des matériaux. - EDP sciences (2012).
-
(2) - BLANQUET (E.), SCHUSTER (F.) - Dépôt chimique en phase : principes et applications, in Traitements de surfaces en phase vapeur - , A. Galerie, Editor, Hermès Sciences, Lavoisier, France, p. 155-175 (2002).
-
(3) - ASTRUC (D.) - Chimie organométallique. - Grenoble : EDP Sciences (2000).
-
(4) - CHASE (M.) - NIST-JANAF thermochemical tables. - 4th ed. Journal of Physical and Chemical Reference Data. Vol. 9 American Chemical Society (Washington, D.C. and Woodbury, N.Y.) (1998).
-
(5) - MASSOT (R.), CESARIO (J.) - Spectrométrie de masse. - Techniques de l’Ingénieur : p. p2615 (1986).
-
(6) - TARASENKO (N.A.), et al - A...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
FactSage – Développeur : CRCT, École Polytechnique de Montréal (University of Montreal) Dept. of Chemical Engineering Box 6079, Station Downtown Montreal, Quebec H3C 3A7, ([email protected]) Canada et GTT-Technologies Kaiserstrasse 100 52134 Herzogenrath ([email protected]) Allemagne.
MTData – Développeur : Thermodynamics and Process Modelling Group NPL Materials Centre National Physical Laboratory Hampton Road Teddington Middlesex TW11 0LW, ([email protected]) Angleterre.
PANDAT – Développeur : CompuTherm LLC, 8401 Greenway Blvd Suite 248 Middleton, WI 53562 ([email protected]) États-Unis.
OpenCALPHAD – Développeur : Bo Sudman and Suzana G. Fries ; OpenCalphad is distributed under the terms of the GNU General Public License ([email protected]).
Thermo-Calc&Dictra – Développeur : Thermo-Calc Software AB Norra Stationsgatan 93 SE-113 64 Stockholm, ([email protected]) Suède.
HAUT DE PAGE
IUPAC. – International Union of Pure and Applied Chemistry : http://iupac.org/
JANAF. – NIST-JANAF Thermochemical Tables : http://kinetics.nist.gov/janaf/
NIST. – National Institute of Standards and Technology : http://www.nist.gov/srd/
NIST-Webbook. – Base de données standard de référence NIST numéro 69 : http://webbook.nist.gov/chemistry/
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