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RÉSUMÉ
L’ALD Spatial (SALD) est une variation de l’ALD où les précurseurs sont injectés en des endroits différents, et séparés par une région inerte. La croissance du film est réalisée par exposition du substrat à des emplacements contenant des précurseurs différents. Dans cet article, les principes fondamentaux de la SALD et son développement historique sont présentés. Ensuite, une description succincte des différents réacteurs développés à ce jour est fournie, suivie par la description des aspects de dynamique des fluides et les défis techniques particuliers associés à la SALD. Enfin, certaines des applications de la SALD sont décrites.
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David MUÑOZ-ROJAS : Chargé de Recherche, CNRS - Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique (LMGP), Université Grenoble Alpes (UGA)-CNRS, Grenoble, France
INTRODUCTION
Domaine : Techniques de dépôt de couches minces
Degré de diffusion de la technologie : Croissance
Technologies impliquées : Dépôt chimique en phase vapeur
Domaines d’application : Matériaux pour l’énergie et la microélectronique, couches minces fonctionnelles, protection contre la corrosion, nano-ingénierie de la surface et interface.
Principaux acteurs français :
-
Centres de compétence : Laboratoire des Matériaux et du Génie physique (Grenoble INP, CNRS),
-
Industriels : EnHelios Nanotech
Autres acteurs dans le monde :
Beneq, Applied Materials, Jusung Engeenering, Solaytec, TNO, Kodak
Contact : [email protected]
Dans l’Atomic Layer Deposition classique (ALD), les précurseurs sont exposés séquentiellement au substrat par le biais de courtes injections, tout en étant maintenus physiquement séparés par des étapes de purge intermédiaires. L’ALD Spatial (SALD) est une variation récemment développée de l’ALD pour laquelle les précurseurs sont continuellement envoyés en des endroits différents, et séparés par une région ou zone contenant un gaz inerte. La croissance du film est réalisée par exposition du substrat à des emplacements contenant des précurseurs différents. Elle peut en outre être réalisée à la pression ambiante, sans la nécessité du recours au vide. En conséquence, l’ALD devient plus rapide, compatible avec les techniques à haut débit tels que roll-to-roll (R2R), et beaucoup plus polyvalente, plus facile et moins chère à développer à grande échelle.
Depuis les premières publications en 2004 et 2008 sur le sujet, le nombre de publications ne cesse d’augmenter, atteignant près de 70 articles en 2016. La SALD a également fait la transition du laboratoire à l’échelle industrielle et plusieurs systèmes commerciaux sont déjà disponibles à la fois pour le laboratoire et à l’échelle de la production.
Parce que au sein de la SALD, les précurseurs sont continuellement injectés, une séparation efficace par le flux de gaz/zone inerte doit être assurée. L’étude analytique de la dynamique des fluides et la modélisation sont donc couramment utilisées lors de la conception de réacteurs et pour évaluer les conditions de dépôt optimales.
La combinaison des atouts uniques de l’ALD avec des taux de dépôt beaucoup plus élevés et la possibilité de déposer à l’air, la flexibilité de la conception et le facile développement à grande échelle devraient faire de la SALD l’une des principales techniques de dépôt de couches minces.
Cet article présente les éléments nécessaires pour découvrir les principes de la SALD et ses applications.
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MOTS-CLÉS
dépôt par couche atomique dépôt par couche atomique spatiale procédé à haut débit nano-ingénierie de Surface et de l'interface dépôt de couches minces
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5. Conclusion
Bien que déjà brevetée en 1977 en même temps que l’ALD temporelle, l’ALD spatiale n’a été mise au point qu’au début du XXIe siècle. La possibilité d’utiliser l’ALD avec des vitesses de dépôt plus élevées, à la pression atmosphérique (et même à l’air libre) a attiré l’attention sur la SALD avec une forte dynamique de développement. Depuis les premières publications en 2004 et 2008, le nombre de publications ne cesse d’augmenter. La SALD a également fait la transition du laboratoire à l’échelle industrielle et plusieurs systèmes commerciaux sont déjà disponibles à la fois pour le laboratoire et à l’échelle de la production.
La SALD est une technologie de dépôt très flexible qui permet une grande liberté de conception, comme le montre le nombre croissant de réacteurs en cours d’élaboration. Parce qu’au sein de la SALD les précurseurs sont continuellement injectés, une séparation efficace par le flux de gaz/zone inerte doit être assurée. L’étude analytique de la dynamique des fluides et la modélisation sont donc couramment utilisées lors de la conception de réacteurs et pour évaluer les conditions de dépôt optimales. De nombreux matériaux ont déjà été déposés en utilisant la SALD. Les travaux initiaux ont été axés sur Al2O3 et ZnO. Par la suite, d’autres oxydes binaires tels que Cu2O, TiO2 ou Nb2O5 ont été développés, en même temps que le dépôt d’oxydes complexes (y compris le dopage) et de métaux. Les principales applications de la SALD à ce jour ont été le dépôt de composants pour TFT, des cellules solaires et des LED et le dépôt de couches de barrière et d’encapsulation. La SALD a été utilisée avec succès sur des substrats flexibles tels que du papier ou du plastique, et même sur des échantillons avec un rapport d’aspect allant jusqu’à 250. La combinaison des atouts uniques de l’ALD avec des vitesses de dépôt beaucoup plus élevées et la possibilité de déposer à l’air, la flexibilité de la conception et le facile développement à grande échelle devraient faire de la SALD l’une des principales techniques de dépôt de couches minces dans les années à venir.
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BIBLIOGRAPHIE
-
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-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Laboratoires de Recherche
TNO – Innovation for life
Delft TU – Université technologique de Delft
Astral – Lappeenranta University of Technology – Finlande
UCAM – University of Cambridge – UK.
LMGP – Laboratoire des matériaux et du génie physique – Grenoble
http://www.lmgp.grenoble-inp.fr
Searl – Hangyang University – Corée du Sud.
https://gogohanguk.com/fr/universities/seoul/hanyang-visiting-program/
Jeju National University – Corée du Sud
NCHU – National Chung Hsing University – Taïwan
ConstructeursLotus AT – Lotus Applied Technology
Solaytec
Levitech
Beneq
Applied Materials
http://www.appliedmaterials.com
Jusung Engineering
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