Indiumnitride is een veelbelovend materiaal voor gebruik in elektronica, maar moeilijk te vervaardigen. Wetenschappers van de Universiteit van Linköping, Zweden, hebben een nieuw molecuul ontwikkeld dat kan worden gebruikt om hoogwaardig indiumnitride te maken, waardoor het mogelijk is om het te gebruiken in, bijvoorbeeld, hoogfrequente elektronica. De resultaten zijn gepubliceerd in Chemie van materialen .

De bandbreedte die we momenteel gebruiken voor draadloze gegevensoverdracht zal binnenkort vol zijn. Als we steeds grotere hoeveelheden data willen blijven verzenden, de beschikbare bandbreedte moet worden vergroot door meer frequenties in gebruik te nemen. Indiumnitride kan een deel van de oplossing zijn.

"Omdat elektronen extreem gemakkelijk door indiumnitride gaan, het is mogelijk om met zeer hoge snelheden elektronen heen en weer door het materiaal te sturen, en creëer signalen met extreem hoge frequenties. Dit betekent dat indiumnitride kan worden gebruikt in hoogfrequente elektronica, waar het kan bieden, bijvoorbeeld, nieuwe frequenties voor draadloze gegevensoverdracht, " zegt Henrik Pedersen, hoogleraar anorganische chemie aan het departement Natuurkunde, Scheikunde en biologie aan de Universiteit van Linköping. Hij heeft de studie geleid, die onlangs werd gepubliceerd in Chemie van materialen .

Indiumnitride bestaat uit stikstof en een metaal, indium. Het is een halfgeleider en kan daarom worden gebruikt in transistors, waarop alle elektronische apparaten zijn gebaseerd. Het probleem is dat het moeilijk is om dunne films van indiumnitride te produceren. Dunne films van vergelijkbare halfgeleidermaterialen worden vaak geproduceerd met behulp van een gevestigde methode die bekend staat als chemische dampafzetting, of CVD, waarbij temperaturen tussen 800 en 1 000 graden Celsius worden gebruikt. Echter, indiumnitride wordt afgebroken tot zijn bestanddelen, indium en stikstof, wanneer het boven de 600 graden Celsius wordt verwarmd.

De wetenschappers die de huidige studie hebben uitgevoerd, hebben een variant van CVD gebruikt die bekend staat als atomaire laagafzetting, of ALD, waarin lagere temperaturen worden gebruikt. Ze hebben een nieuw molecuul ontwikkeld, bekend als een indiumtriazenide. Niemand had eerder met dergelijke indiumtriazeniden gewerkt, en de LiU-onderzoekers ontdekten al snel dat het triazenidemolecuul een uitstekend uitgangsmateriaal is voor de vervaardiging van dunne films. De meeste materialen die in de elektronica worden gebruikt, moeten worden geproduceerd door een dunne film te laten groeien op een oppervlak dat de kristalstructuur van het elektronische materiaal regelt. Het proces staat bekend als epitaxiale groei. De onderzoekers ontdekten dat het mogelijk is om epitaxiale groei van indiumnitride te bereiken als siliciumcarbide als substraat wordt gebruikt, iets dat voorheen niet bekend was. Verder, het op deze manier geproduceerde indiumnitride is extreem zuiver, en een van de hoogste kwaliteit indiumnitride ter wereld.

"Het molecuul dat we hebben geproduceerd, een indiumtriazenide, maakt het mogelijk om indiumnitride in elektronische apparaten te gebruiken. We hebben aangetoond dat het mogelijk is om indiumnitride te produceren op een manier die ervoor zorgt dat het voldoende zuiver is om te worden beschreven als een echt elektronisch materiaal, ', zegt Henrik Pedersen.

De onderzoekers ontdekten nog een verrassend feit. Het is algemeen aanvaard onder degenen die ALD gebruiken dat de moleculen in de gasfase niet mogen reageren of op enigerlei wijze mogen worden afgebroken. Maar toen de onderzoekers de temperatuur van het coatingproces veranderden, ze ontdekten dat er niet slechts één, maar twee, temperaturen waarbij het proces stabiel was.

"Het indiumtriazenide valt uiteen in kleinere fragmenten in de gasfase, en dit verbetert het ALD-proces. Dit is een paradigmaverschuiving binnen ALD, waarbij gebruik wordt gemaakt van moleculen die niet volledig stabiel zijn in de gasfase. We laten zien dat we een beter eindresultaat kunnen krijgen als we het nieuwe molecuul in de gasfase tot op zekere hoogte laten afbreken, ', zegt Henrik Pedersen.

De onderzoekers onderzoeken nu vergelijkbare triazenidemoleculen met andere metalen dan indium, en hebben veelbelovende resultaten behaald bij het gebruik hiervan om moleculen voor ALD te produceren.