氧化锆(ZrO2)由于其高介电常数、高折射率和良好的热稳定性而广泛用于微电子、光学、催化、电化学和保护涂层中。ZrO2可以通过原子层沉积(ALD)来沉积，这对于需要精确控制薄膜、在具有复杂形态的衬底上沉积以及对界面形成进行化学控制的应用来说是一种有吸引力的方法。ALD是一种顺序合成技术，因在平面和3D结构上的保形沉积以及对厚度和成分的精确控制而受到重视。
近日，阿贡国家实验室Alex B. F. Martinson用原位热释电量热和椭圆偏振光谱研究了氧化锆(ZrO2)原子层沉积(ALD)中的表面反应。
文章要点
1）校准和时间分辨原位ALD量热法为四(二甲基氨基)锆(IV) (TDMAZr)和水的饱和表面反应的热力学和动力学提供了新的见解。净ALD反应热的范围从76℃时的0.197 mJ cm-2到158℃时的0.155 mJ cm-2，对应于所有温度下的平均值4.0 eV/Zr。
2）在所研究的范围内，反应动力学的温度依赖性没有得到解决。金属有机物和氧源暴露中的净反应热和分布的温度依赖性归因于包括生长速率、平衡表面羟基化和反应程度的因素。
3）为了更好地理解表面水合对反应热力学的影响，研究人员用密度泛函理论（DFT）计算研究了氧化锆形成表面反应。
参考文献
Ashley R. Bielinski, et la, Resolving the Heat Generated from ZrO2 Atomic Layer Deposition Surface Reactions, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202301843
https://doi.org/10.1002/anie.202301843
