Väitöskirjatutkija kehitti uusia atomikerroskasvatuksen prosesseja optiikkaan

Johtavat mikroelektroniikan yritykset tutkivat aktiivisesti ALD-menetelmän sopivuutta tarpeisiinsa, ja Intel, yksi alan suurimmista valmistajista, julkistikin hiljattain käyttävänsä valmistusprosesseissaan ALD:tä uusimpien mikroprosessoriensa valmistuksessa. Tyypillisesti ALD-kalvot ovat tiiviitä ja tasaisia, mikä johtuu pintareaktioiden hyvästä hallinnasta. Koska ALD-menetelmällä on pitkät perinteet Suomessa, pidetään maatamme yhtenä alan edelläkävijöistä, Tero Pilvi sanoo.

Hänen väitöskirjansa jakautuu kahteen osaan. Ensimmäisessä osassa kehitetään uusia ALD-prosesseja, ja toisessa osassa hyödynnetään ALD-tekniikkaa optiikan uudenlaisiin sovelluksiin. Yksi kirjassa käsiteltävistä sovelluksista on Fresnelin vyöhykelevyyn perustuva linssi röntgensäteiden kohdentamiseksi röntgenmikroskopiassa. Uudenlaisen valmistustekniikan ja ALD:lla tehdyn jalometallikalvon ansiosta tällä linssillä saavutettiin 12 nm:n resoluutio synkrotronilla tehdyissä kokeissa. Tämä on maailmanennätys.

Väitöstyössä onnistuttiin myös päällystämään ALD-jalometalilla mikrokanavalevyjä, joita käytetään kohdentamaan röntgensäteitä, ja jotka olisi tarkoitus lähettää BepiColombo satelliitin matkaan Merkuriusta tutkimaan. Mikrokanavalevyjen kapeiden kanavien pinnoittaminen metallilla on todella haastava tehtävä, ja voi olla, että ALD-tekniikka on ainoa, jolla tämä pystytään tekemään. Lisäksi työssä todistettiin todella ohuen ALD-kalvon estävän hopeapeilin tummuminen, ja ALD-jalometallikalvosta valmistettiin myös infrapunavaloa suodattava optinen filtteri. Väittelijän mukaan on siis hyvin todennäköistä, että ALD:n käyttö tulee lisääntymään myös optiikan sovelluksissa.

Optiikan näkökulmasta kiinnostavia materiaaleja ovat suurella aallonpituusalueella valoa läpäisevät kalvomateriaalit, kuten esimerkiksi metallifluoridit, joita käytetään laserien yhteydessä puolijohdeteollisuudessa mikropiirien kuviointiin. Aikaisemmin ei ole pystytty kehittämään hyviä ALD-prosesseja fluoridikalvojen tekoon, koska ongelmana on ollut hyvän fluorilähtöaineen puute. Se, että Pilvi löysi kaksi uutta turvallisempaa fluorilähtöainetta väitöskirjatutkimuksessaan oli merkityksellistä. Näiden lähtöaineiden ympärille väittelijä kehitti viisi uutta ALD-prosessia ja kolme täysin uutta ALD-materiaalia. Uusien fluoridiprosessien kehittämisen ja kalvojen ominaisuuksien tutkimisen ohella tutkija todisti fluorilähtöaineen toimivuuden tekemällä kaksi valoa hyvin heijastavaa peiliä, jotka koostuivat monikerrosrakenteesta.

FM Tero Pilvi väittelee 5.12.2008 kello 12 Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa aiheesta Atomic Layer Deposition for optical applications: metal fluoride thin films and novel devices (Atomikerroskasvatus optiikan sovelluksiin: metallifluoridiohutkalvot ja uudet komponentit ). Väitöstilaisuus järjestetään osoitteessa kemian laitos, auditorio A110, A. I. Virtasen aukio 1.

Vastaväittäjänä on Dr Jeffrey Elam, Argonne National laboratory, Illinois, USA, ja kustoksena on professori Mikko Ritala.

Väitöskirja on myös elektroninen julkaisu ja luettavissa E-thesis-palvelussa (http://ethesis.helsinki.fi/ )

Väittelijän yhteystiedot: Tero Pilvi, puhelin 040 533 9786, sähköposti tero.pilvi@helsinki.fi .

Väittelijän valokuvan saa osoitteesta http://kuvatus.helsinki.fi , käyttäjätunnus on väitöskuvat, salasanaa ei tarvita.

Ystävällisin terveisin

Minna Meriläinen, tiedottaja, 191 51042