Atomic Layer Deposition
Atomic Layer Deposition (ALD, no hay una traducción clara al español) es una técnica para crecer materiales en forma de láminas delgadas (lo que se llama thin films en inglés).
Para entender el ALD, hay que dar un paso atrás y hablar de la deposición química en fase vapor, o CVD. La idea central del CVD es usar moleculas en estado gaseoso como precursores para el crecimiento o deposición de un material.
Estas moléculas (u otras derivadas de cualquier reacción que ocurra en la fase gaseosa) acaban reaccionando con la superficie de un sustrato, dando lugar al crecimiento o deposición de un nuevo material cuyo espesor avanza mientras más tiempo se mantienen las condiciones de deposición.
El ALD se centra en este último paso, la reacción de una molécula con la superficie, para diseñar procesos que permiten crecer materials monocapa a monocapa. El concepto central para entender el ALD es la idea que en toda superficie hay un cierto número de sitios que son reactivos. Si escontramos moléculas que una vez que reaccionan con la superficie desactivan uno de los sitios, podemos cubrir la superficie del material con fragmentos de moléculas. Por ejemplo:
La innovación del ALD es alternar dos tipos de moléculas distintas: una que introduce un átomo del material que estás intentando crecer (por ejemplo aluminio en el caso del óxido de aluminio) y otra cuya función es completar la estoquiometría y volver a regenerar la superficie para que vuelva a ser reactiva (en este caso, vapor de agua). Esto permite crecer un material monocapa a monocapa.
Un proceso de ALD está compuesto por ciclos donde las superficies se exponen a dos reactivos de manera consecutiva y sin solapar, separados por dos tiempos de espera optimizados para evitar que las dos especies se encuentren simultáneamente en la fase gaseosa. El ALD juega un papel fundamental en areas tan diversas como los semiconductores, la energía solar, y las baterías.
Mi investigación se ha centrado en explorar las consecuencias de que el crecimiento tenga lugar a través de reacciones autolimitadas, tanto desde el punto de vista experimental como del computacional. Más allá de mi trabajo, el motivo por que que me interesan técnicas como el ALD es que nos permiten explorar los límites de lo posible en la síntesis de materiales, cómo la química puede usarse para guiar este proceso y explorar materiales completamente nuevos.