ALD-tutkimus harppasi eteenpäin: Nyt päästään tutkimaan, mitä atomikerroskasvatuksessa tapahtuu pinnoilla

29.6.2021
Helsingin yliopiston ALD-laboratorioon hankittu uusi tutkimuslaite avaa uusia ulottuvuuksia. Laite yhdistää ALD-reaktorin pinta-analyysimenetelmiin vakuumin kautta.

Professori Mikko Ritalan johtamassa HelsinkiALD-laboratoriossa on jo 30 vuoden ajan kehitetty atomikerroskasvatusta. Menetelmä on laajasti käytössä puolijohdeteollisuudessa kaikkialla maailmassa.

– Vaikka pinnoitteiden eli ohutkalvojen ominaisuudet tunnetaan hyvin ja niiden kasvumekanismejakin on tutkittu pitkään, niin vasta nyt päästään kunnolla tutkimaan millaisia reaktiovälituotteita pinnoille syntyy. Uuden laitteen avulla näyte pystytään siirtämään vakuumissa analysoitavaksi, jolloin vältetään yhden molekyylikerroksen paksuisten välituotteiden reaktiot ilman kanssa, sanoo Mikko Ritala.

Asennus viivästyi koronapandemian vuoksi

ALD-keskus Suomen käyttöön hankittu pinta-analyysilaite saapui Puolasta joulukuussa 2020. Pandemian vuoksi kuljetuslaatikot odottivat purkamistaan Chemicumin käytävällä alkuvuoden. Huhtikuun 2021 lopulla asentajat pääsivät maahan ja parin koronatestin jälkeen kokoamaan laitteen käyttökuntoon. Puolalainen pinta-analyysilaitteisto yhdistettiin espoolaisen Beneqin valmistamaan ALD-reaktoriin.

Jo parinkymmenen vuoden ajan suomalaiset ALD-tutkijat ovat haaveilleet tällaisesta tutkimuslaitteesta, joita maailmallakin on vain muutamia.

– Tuotannossa tällaista laitetta ei tarvita, mutta teollisuuttakin kiinnostaa kovasti mitä sillä opitaan. Pian toivottavasti selviää lisää siitä, miten se ohutkalvo kasvaa ja millaisen rajapinnan se muodostaa alaspäin, toteaa Ritala.

Palvelee laajasti tutkimusta

–Reaaliaikaisesti pinnalle syntyviä välituotteita ei vieläkään pystytä seuraamaan, vaan näyte pitää siirtää. Prosessi tapahtuu yhdessä osassa laitteistoa ja näyte analysoidaan toisessa osassa.  Koska näytteitä voidaan viedä laitteistoon myös muuta kautta, niin se palvelee laajaa käyttäjäkuntaa, kertoo Ritala.

Suomen Akatemian Profi4-rahoitus mahdollisti tämän noin 1.2 miljoonan euron hankinnan, mikä tulee hyödyttämään ALD-tutkimuksen lisäksi myös muita käyttäjiä, kuten Helsingin yliopiston katalyyttitutkijoita.  ALD-keskus Suomen valinta kansallisten tutkimusinfrastruktuurien tiekartalle antaa mielenkiintoisia mahdollisuuksia laitteiston jatkokehittämiseen.