Monte Carlo modellering van gas transport en dunne film depositie in complexe structuren

Groep: CoCooN

Promotor: Christophe Detavernier en Jolien Dendooven

Begeleiding: Véronique Cremers

Inlichtingen: tel. 09/264.43.42 of contacteer rechtstreeks een betrokken persoon (de contactgegevens opvragen door op de naam te klikken)

Context

Atomaire laag depositie (ALD) is een dunne film depositie techniek die niet meer weg te denken is in de proces schema’s voor de fabricage van moderne microprocessoren en geheugencellen, en de toepassingen van ALD in de micro-elektronica en daarbuiten zullen de komende decennia enkel toenemen. De kracht van de techniek ligt in zijn uitstekende conformaliteit, waardoor dunne coatings van slechts enkele atoomlagen dik gelijkvormig kunnen afgezet worden op complexe 3D gestructureerde substraten. Dit maakt van ALD de ultieme coating methode voor de nanotechnologie, bijvoorbeeld in de nano-elektronica, voor het maken van vastestofbatterijen of voor het aanbrengen van actieve of beschermende coatings op sensoren.

 

De COCOON onderzoeksgroep heeft de voorbije jaren bijgedragen tot een beter begrip van de conformaliteit van ALD via experimenten en simulaties. Via een 3D Monte Carlo model kon inzicht verkregen worden in de invloed van procesparameters op de conformaliteit van ALD coatings in eenvoudige structuren, zoals een rechthoekige holte of op een rechthoekige pilaar. Verschillende onderzoeksvragen dienen echter nog beantwoord te worden. Bepaalde experimentele resultaten zijn tot op heden onbegrepen en kunnen niet verklaard worden aan de hand van het simulatiemodel, wat vraagt om een uitbreiding van de Monte Carlo code zodat meer complexe geometrieën, depositie parameters en reactiestappen in rekening gebracht kunnen worden.

Links: Schematische voorstelling van gas transport in een 3D rooster van rechte holtes. Rechts: Schematische weergave van oppervlakreacties die resulteren in dunne film groei tijdens ALD.
Links: Schematische voorstelling van gas transport in een 3D rooster van rechte holtes. Rechts: Schematische weergave van oppervlakreacties die resulteren in dunne film groei tijdens ALD.

Jouw bijdrage

Dit thesisonderwerp biedt de student verschillende mogelijkheden. Een eerste mogelijkheid is het uitbreiden van de Monte Carlo code, bijvoorbeeld om de modellering van gas transport en depositie in meer complexe structuren mogelijk te maken, of om gas transport op reactor niveau in rekening te brengen. Een ander mogelijk doel is om de bestaande code uit te bouwen tot meer gebruiksvriendelijke software, zodat op een eenvoudige manier voor zeer diverse processen en structuren de procesparameters kunnen worden geoptimaliseerd. Afhankelijk van de interesses van de student en het verloop van het thesisproject kan de nadruk in deze scriptie gelegd worden op programmeren en modellering aangevuld met beperkt experimenteel werk, of kan er gestreefd worden naar een mix van simulaties en een meer uitgebreide experimentele studie (in een vernieuwd S1 gebouw – de renovatie activiteiten zullen afgerond zijn tegen de start van academiejaar 2020-2021!).