Onderzoekers van het Tyndall National Institute, Ierland, hebben de allereerste atoom-voor-atoom-simulatie van filmgroei op nanoschaal geproduceerd door atomaire laagafzetting (ALD) - een dunnefilmtechnologie die wordt gebruikt bij de productie van siliciumchips.

Aanwezig in alle elektronische apparaten zoals creditcards, mobiele telefoons en computers, elke chip is opgebouwd uit meerdere dunne lagen die verschillende functies bieden. ALD speelt een sleutelrol bij de productie van chips met steeds dunnere lagen voor de volgende generatie elektronische apparaten. Groeisimulaties kunnen helpen om het ALD-proces te verbeteren, maar tot nu toe, waren niet nauwkeurig genoeg over experimentele tijdschalen.

evenzo, terwijl kwantummechanische simulaties een nauwkeurig atoom-voor-atoom beeld geven van individuele ALD-reacties op de kleinste schalen, dit is nog ver verwijderd van wat tot nu toe in het laboratorium kan worden gemeten. De Tyndall-groep onder leiding van Dr. Simon Elliott heeft voor het eerst de nauwkeurigheid van het kwantummechanische niveau gecombineerd met de statistieken die nodig zijn om te volgen hoe duizenden atomen miljoenen keren per seconde reageren, materiaallagen opbouwen, zoals in het laboratorium.

Mahdi Shiraz, die op dit werk promoveert, legt uit wat zijn onderzoek onderscheidde:"Het was cruciaal om de complete set van alle ALD-reacties te modelleren, honderden van hen, op het kwantummechanische niveau en vervolgens zorgvuldig de informatie extraheren die nodig was voor de groeisimulaties."

Dus, Voor de eerste keer, we zien het verband tussen atoom-voor-atoom chemische reacties en de groei van materiaallagen. Dit opent de weg naar nieuwe en verbeterde ALD-verwerking van materialen voor elektronische chips, maar ook voor katalysatoren, zonnecellen en ledverlichting.

De simulaties werden mogelijk gemaakt door de rekenkracht van het Irish Centre for High End Computing en het project werd gefinancierd door Science Foundation Ireland via de strategische onderzoekscluster FORME.