De toepassing van zinkoxidelagen in de industrie is legio en varieert van de bescherming van afbreekbare goederen tot de detectie van giftig stikstofoxidegas. Dergelijke lagen kunnen worden afgezet door atomaire laagafzetting (ALD) die typisch chemische verbindingen gebruikt, of gewoon voorlopers, die onmiddellijk ontbranden bij contact met lucht, d.w.z. zijn zeer pyrofoor. Een interdisciplinair onderzoeksteam van de Ruhr-Universität Bochum (RUB) heeft nu een nieuw fabricageproces opgezet op basis van een pyrofore zinkprecursor die kan worden verwerkt bij temperaturen die laag genoeg zijn om kunststoffen te coaten. Het team publiceerde hun rapport in het tijdschrift Klein .

Ultradunne lagen aanbrengen

Om een ​​sensor voor stikstofdioxide (NO2) te maken, een dunne laag nanogestructureerde zinkoxide (ZnO) moet op een sensorsubstraat worden aangebracht en vervolgens worden geïntegreerd in een elektrische component. Het team van professor Anjana Devi gebruikte ALD om ultradunne ZnO-lagen op dergelijke sensorsubstraten aan te brengen.

In het algemeen, ALD-processen worden in de industrie gebruikt om elektrische componenten te miniaturiseren met behulp van ultradunne lagen, waarvan sommige slechts enkele atoomlagen dik zijn, terwijl ze tegelijkertijd hun efficiëntie verhogen. Daarom, geschikte voorlopers zijn vereist die op oppervlakken reageren om zo'n dunne film te vormen. "De chemie achter ALD-processen is daarom essentieel en heeft een enorme impact op de resulterende dunne films, " wijst Anjana Devi op.

Veilige hantering en hoogste kwaliteit

Daten, industriële fabrikanten hebben dunne ZnO-films geproduceerd door een uiterst reactief, sterk pyrofore zinkprecursor via ALD. "De sleutel voor de ontwikkeling van een veilig alternatief ALD-proces voor ZnO bij RUB was het ontwikkelen van een nieuw, niet-pyrofore voorloper die veilig te hanteren is en in staat is dunne ZnO-films van de hoogste kwaliteit af te zetten, " legt Lukas Mai uit, hoofdauteur van de studie. "De uitdaging was om alternatieve chemicaliën te vinden om de pyrofore verbindingen te vervangen die over het algemeen in de industrie voor ZnO worden gebruikt."

Het unieke aan het nieuwe proces is dat het bij zeer lage procestemperaturen kan worden uitgevoerd, waardoor depositie op kunststoffen wordt vergemakkelijkt. Bijgevolg, het nieuwe proces kan niet alleen worden gebruikt voor de vervaardiging van gassensoren, maar ook van gasbarrièrelagen. In de verpakkingsindustrie dergelijke lagen worden aangebracht op kunststoffen om afbreekbare goederen zoals voedsel of geneesmiddelen te beschermen tegen lucht.