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Atomic Layer Deposition of Molybdenum and Tungsten Oxide Thin Films Using Heteroleptic Imido-Amidinato Precursors: Process Development, Film Characterization, and Gas Sensing Properties
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2018-11-12 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b04129 Miika Mattinen 1 , Jan-Lucas Wree 2 , Niklas Stegmann 2 , Engin Ciftyurek 3 , Mhamed El Achhab 3 , Peter J. King 1 , Kenichiro Mizohata 4 , Jyrki Räisänen 4 , Klaus D. Schierbaum 3 , Anjana Devi 2 , Mikko Ritala 1 , Markku Leskelä 1
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2018-11-12 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b04129 Miika Mattinen 1 , Jan-Lucas Wree 2 , Niklas Stegmann 2 , Engin Ciftyurek 3 , Mhamed El Achhab 3 , Peter J. King 1 , Kenichiro Mizohata 4 , Jyrki Räisänen 4 , Klaus D. Schierbaum 3 , Anjana Devi 2 , Mikko Ritala 1 , Markku Leskelä 1
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Heteroleptic bis(tert-butylimido)bis(N,N′-diisopropylacetamidinato) compounds of molybdenum and tungsten are introduced as precursors for atomic layer deposition of tungsten and molybdenum oxide thin films using ozone as the oxygen source. Both precursors have similar thermal properties but exhibit different growth behaviors. With the molybdenum precursor, high growth rates up to 2 Å/cycle at 300 °C and extremely uniform films are obtained, although the surface reactions are not completely saturative. The corresponding tungsten precursor enables saturative film growth with a lower growth rate of 0.45 Å/cycle at 300 °C. Highly pure films of both metal oxides are deposited, and their phase as well as stoichiometry can be tuned by changing the deposition conditions. The WOx films crystallize as γ-WO3 at 300 °C and above, whereas the films deposited at lower temperatures are amorphous. Molybdenum oxide can be deposited as either amorphous (≤250 °C), crystalline suboxide (275 °C), a mixture of suboxide and α-MoO3 (300 °C), or pure α-MoO3 (≥325 °C) films. MoOx films are further characterized by synchrotron photoemission spectroscopy and temperature-dependent resistivity measurements. A suboxide MoOx film deposited at 275 °C is demonstrated to serve as an efficient hydrogen gas sensor at a low operating temperature of 120 °C.
中文翻译：
使用异能亚胺基A酰胺前体进行钼和氧化钨薄膜的原子层沉积：工艺开发，膜表征和气敏特性
异杀菌剂双（叔丁基亚氨基）双（N，N引入钼和钨的'-二异丙基乙酰胺基）化合物作为使用臭氧作为氧源的钨和氧化钼薄膜的原子层沉积的前驱体。两种前体具有相似的热性能，但表现出不同的生长行为。使用钼前驱物，尽管表面反应不是完全饱和的，但在300°C时仍可获得高达2Å/循环的高生长速率和极均匀的薄膜。相应的钨前驱体能够在300°C下以0.45Å/循环的较低生长速率生长饱和膜。沉积两种金属氧化物的高纯度膜，并且可以通过改变沉积条件来调整其相以及化学计量。的WO X膜结晶为γ-WO 3在300°C和更高温度下，而在较低温度下沉积的膜是非晶态的。氧化钼可以被沉积为无定形的（≤250℃），结晶低氧化物（275℃），低氧化物和α-的MoO的混合物3（300℃），或纯的α-的MoO 3（≥325℃）电影。MoO x薄膜的特征还在于同步加速器的光发射光谱和与温度有关的电阻率测量值。在120°C的低工作温度下，沉积在275°C的次氧化物MoO x膜可作为有效的氢气传感器。
更新日期：2018-11-12
中文翻译：
使用异能亚胺基A酰胺前体进行钼和氧化钨薄膜的原子层沉积：工艺开发，膜表征和气敏特性
异杀菌剂双（叔丁基亚氨基）双（N，N引入钼和钨的'-二异丙基乙酰胺基）化合物作为使用臭氧作为氧源的钨和氧化钼薄膜的原子层沉积的前驱体。两种前体具有相似的热性能，但表现出不同的生长行为。使用钼前驱物，尽管表面反应不是完全饱和的，但在300°C时仍可获得高达2Å/循环的高生长速率和极均匀的薄膜。相应的钨前驱体能够在300°C下以0.45Å/循环的较低生长速率生长饱和膜。沉积两种金属氧化物的高纯度膜，并且可以通过改变沉积条件来调整其相以及化学计量。的WO X膜结晶为γ-WO 3在300°C和更高温度下，而在较低温度下沉积的膜是非晶态的。氧化钼可以被沉积为无定形的（≤250℃），结晶低氧化物（275℃），低氧化物和α-的MoO的混合物3（300℃），或纯的α-的MoO 3（≥325℃）电影。MoO x薄膜的特征还在于同步加速器的光发射光谱和与温度有关的电阻率测量值。在120°C的低工作温度下，沉积在275°C的次氧化物MoO x膜可作为有效的氢气传感器。
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