Cienkie warstwy dwutlenku cyrkonu (ZrO2) są wykonywane metodą osadzania warstw atomowych (ALD) na dowolnym podłożu (np.: Si, GaN, SiC, grafen, SiO2 itp). Materiał powstaje w procesie chemicznym w trakcie reakcji podwójnej wymiany z dwóch reagentów (prekursorów) takich jak woda dejonizowana (prekursor tlenowy) oraz tetrakis(dimetyloamido)zirconium(IV) - TDMAZ (prekursor cyrkonowy). Związek może być otrzymywany w zakresie temperatur od 70°C do 300°C. Maksymalna wielkość podłoża wynosi 20 cm średnicy.
ZrO2 jest aktualnie szeroko badanym materiałem ze względu na ciekawe fizyczne i chemiczne własności. Charakteryzuje się on dużą twardością i wytrzymałością mechaniczną, dobrymi właściwościami dielektrycznymi, niską przewodnością cieplną, chemiczną stabilnością oraz wysokim współczynnikiem załamania światła. Materiał ten jest biokompatybilny, zatem znalazł zastosowanie w medycynie i stomatologii do produkcji protez i implantów. ZrO2 ze względu na swoje właściwości może być wykorzystywany jako izolator w urządzaniach elektronicznych, jako powłoki optyczne o wysokim współczynniku załamania w laserach i mikroskopach, a także jako warstwy barierowe, zabezpieczające, a także jako aktywne warstwy konwertujące światło w strukturach fotowoltaicznych.
Zdjęcie przekroju poprzecznego warstwy ZrO2 na krzemowym podłożu wykonane za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). |
Obraz powierzchni dwutlenku cyrkonu (RMS: 1.0 nm) na krzemowym podłożu wykonany mikroskopem sił atomowych (AFM). |
Widmo dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) polikrystalicznych warstw dwutlenku cyrkonu w fazie tetragonalnej. Warstwy zostały wykonane na szklanym podłożu. |