SALD: Spatial Atomic Layer Deposition

Le dépôt par couche atomique spatial (SALD) est une alternative au dépôt par couche atomique conventionnel (ALD) dans lequel les précurseurs sont injectés en continu à différents endroits du réacteur, séparés par un flux de gaz inerte. Le SALD est ainsi beaucoup plus rapide que l'ALD conventionnel, atteignant des vitesses de dépôt plus proches de celles du dépôt chimique en phase vapeur (CVD). De plus, le SALD peut facilement être réalisé à pression atmosphérique, même à l'air libre, c'est-à-dire sans avoir besoin d'une chambre de dépôt. Dans le même temps, les atouts uniques de l'ALS, à savoir le contrôle de l'épaisseur à l'échelle nanométrique, la haute conformité et le dépôt de matériaux de haute qualité à basse température (RT à 350 °C), sont conservés.  Chez LMGP, nous travaillons avec l'approche de proximité basée sur une tête à collecteur, initialement rapportée par D. Levy et al. de Kodak.  Vous trouverez ici plus d'informations sur le principe du SALD et une vidéo de l'un de nos systèmes. La recherche sur le SALD s'articule autour de trois axes principaux :

1.- Conception et optimisation des réacteurs SALD et nouveaux concepts. Les SALD du LMG ont été conçus et fabriqués en laboratoire. Les systèmes ont été pensés pour s'adapter facilement à différents types d'échantillons, de matériaux et d'activation de réactions. Des simulations de dynamique des fluides computationnelle (CFD) sont utilisées pour guider nos conceptions. L'impression 3D est utilisée pour prototyper nos nouveaux concepts, offrant une grande liberté. Nous mettons également en œuvre l'activation par plasma atmosphérique et le traitement des matériaux au laser grâce à des collaborations.  Nous développons également un système SALD automatique pour appliquer des approches ML dans le cadre du projet DIADEM.

2.- Études fondamentales. Ce volet comprend la caractérisation (y compris in situ) du mécanisme de réaction et l'étude de l'effet du traitement à l'air libre sur les propriétés des matériaux déposés. Nous nous intéressons également au dépôt de nouveaux matériaux et de matériaux qui n'ont jamais été déposés par SLAD auparavant. Il s'agit notamment d'oxydes, de métaux et de matériaux hybrides. Pour cela, de nouveaux précurseurs sont explorés grâce à différentes collaborations avec des groupes de chimie synthétique. Les matériaux actuellement déposés au LMGP comprennent : Al2O3, ZnO, ZnO:Al (AZO), TiO2, SiO2 et Cu2O, NiO, SnO2, ZrO2, CeO2, Y2O3, HfO2 et MgO. Nos études fondamentales ont permis de développer un nouveau modèle théorique pour la conductivité des films semi-conducteurs en oxyde polycristallin et d'obtenir des films minces de Cu2O avec une conductivité et une mobilité record. 

3.- Application aux dispositifs. Grâce à différentes collaborations au sein et en dehors du LMGP, les films développés par l'équipe sont appliqués dans des matériaux et des dispositifs fonctionnels. Nous nous concentrons en particulier sur l'étude des matériaux conducteurs transparents pour différents dispositifs optoélectroniques. Parmi les autres dispositifs, on peut citer les transistors à couche mince, les capteurs, les diodes MIM, etc.

Outre le SALD, nous explorons également les approches de dépôt par couche atomique liquide. Enfin, nous nous soucions de la durabilité de nos processus et matériaux, c'est pourquoi nous développons des analyses du cycle de vie (ACV).