Papel das representações idealizadas da superfície na deposição atômica seletiva por área computacional: Avaliando o desempenho do bloqueio por trimetoxipropilsilano para deposição de Al2O3 em SiO2 cristalino

A deposição atômica seletiva por área (AS-ALD) utilizando inibidores de molécula pequena (SMIs) apresenta potencial para o padrão de filmes finos, mas sofre perda de seletividade ao longo de múltiplos ciclos. Este estudo explora os mecanismos que causam essa perda durante o crescimento de Al2O3 com SiO2 como superfície não de crescimento, inibida por trimetoxipropilsilano (TMPS). Analisamos a adsorção do SMI, cobertura máxima, penetração do precursor e reações com grupos hidroxila da superfície. Utilizando uma lâmina de α-quartzo cristalino para modelar SiO2, comparamos os resultados com estudos anteriores de superfícies amorfas para avaliar a validade dos modelos idealizados. Constata-se que o TMPS alcança densidades de inibidor semelhantes às dos modelos amorfos, mas não satura completamente os grupos hidroxila da superfície. O acesso do precursor através da camada inibidora depende do tamanho molecular, da energia de adsorção e da dimerização. Espécies maiores, como tris(dimethylamido) alumínio (TDMAA) e dimetil alumínio isopropóxido (DMAI), são efetivamente bloqueadas, enquanto espécies menores, como trimetil alumínio (TMA) e AlCl3, alcançam grupos OH expostos, levando a reações ALD nesses sítios e perda de seletividade. Embora as descobertas estejam geralmente alinhadas com as dos modelos de superfícies amorfas, emergem distinções: modelos amorfos refletem melhor as densidades reais de OH e a diversidade de ligações, capturando a química superficial com mais precisão. Assim, embora modelos idealizados (cristalinos) forneçam informações gerais sobre o comportamento do SMI, os modelos amorfos são cruciais para um entendimento mais abrangente da seletividade AS-ALD e dos mecanismos de inibidores. Ambas as abordagens devem ser integradas em estudos futuros.