Growth and Transport in Nanostructured Materials: Reactive Transport in PVD, CVD, and ALD

این کتاب به کاربرد روش‌های لایه نازک فاز گاز، از جمله تکنیک‌هایی مانند تبخیر، کندوپاش، CVD، و ALD برای سنتز مواد بر روی مواد نانوساختار و با نسبت ابعاد بالا می‌پردازد. ما انتخاب کرده‌ایم که این موضوعات و زمینه‌های کاربردی مختلف را از منظر زمانی معرفی کنیم: با مفاهیم اولیه پوشش مرحله‌ای و انطباق بعدی در تولید نیمه‌رسانا شروع می‌کنیم، و اینکه چگونه بعداً دامنه کاربردها منشعب شد تا موارد دیگری مانند ذخیره انرژی را نیز شامل شود. ، کاتالیز و به طور گسترده تر سنتز نانومواد.

این کتاب توصیفات بالستیک و پیوسته انتقال گاز بر روی مواد نانوساختار را تشریح می کند و سپس تاثیر برهم کنش پیش ماده- سطح را در بر می گیرد. ما در نهایت نزدیک شدن به موضوعات تکامل شکل ویژگی و ارتباط بین مقیاس نانو و راکتور را به پایان خواهیم رساند و به طور خلاصه الگوریتم‌های پیشرفته مختلف را ارائه خواهیم کرد که می‌توانند به طور موثر برای محاسبه انتقال ذرات، در برخی موارد وام گرفتن از رشته‌های دیگر مانند انتقال حرارت تابشی استفاده شوند. این کتاب اطلاعات پراکنده بیش از سی سال تحقیق علمی، از جمله آخرین نتایج در زمینه رسوب لایه اتمی را در یک مکان جمع آوری می کند. علاوه بر یک توصیف ریاضی از اصول رشد لایه نازک در مواد نانوساختار، شامل عبارات تحلیلی و نمودارهایی است که می‌تواند برای پیش‌بینی رشد با استفاده از روش‌های سنتز فاز گاز در تعدادی از تقریب‌های ایده‌آل استفاده شود. تمرکز بر جنبه های اساسی بر روی فرآیندهای خاص جذابیت و ماندگاری این کتاب را گسترش می دهد. خواننده این کتاب به درک کاملی از پوشش سطح بالا و مواد نانوساختار با استفاده از روش‌های رسوب لایه نازک فاز گاز، از جمله محدودیت‌های هر تکنیک، دست خواهد یافت. کسانی که از سمت نظری می آیند، دانش مورد نیاز برای مدل سازی فرآیند رشد را به دست خواهند آورد، در حالی که آن دسته از خوانندگانی که علاقه بیشتری به توسعه فرآیند دارند، درک نظری را به دست خواهند آورد، برای بهینه سازی فرآیند مفید خواهد بود.

This book will address the application of gas phase thin film methods, including techniques such as evaporation, sputtering, CVD, and ALD to the synthesis of materials on nanostructured and high aspect-ratio high surface area materials. We have chosen to introduce these topics and the different application fields from a chronological perspective: we start with the early concepts of step coverage and later conformality in semiconductor manufacturing, and how later on the range of application branched out to include others such as energy storage, catalysis, and more broadly nanomaterials synthesis.

The book will describe the ballistic and continuum descriptions of gas transport on nanostructured materials and then will move on to incorporate the impact of precursor-surface interaction. We will finally conclude approaching the subjects of feature shape evolution and the connection between nano and reactor scales and will briefly present different advanced algorithms that can be used to effectively compute particle transport, in some cases borrowing from other disciplines such as radiative heat transfer. The book gathers in a single place information scattered over thirty years of scientific research, including the most recent results in the field of Atomic Layer Deposition. Besides a mathematical description of the fundamentals of thin film growth in nanostructured materials, it includes analytic expressions and plots that can be used to predict the growth using gas phase synthesis methods in a number of ideal approximations. The focus on the fundamental aspects over particular processes will broaden the appeal and the shelf lifetime of this book. The reader of this book will gain a thorough understanding on the coating of high surface area and nanostructured materials using gas phase thin film deposition methods, including the limitations of each technique. Those coming from the theoretical side will gain the knowledge required to model the growth process, while those readers more interested in the process development will gain the theoretical understanding will be useful for process optimization.