El recubrimiento dieléctrico de la compuerta de un transistor de efecto de campo (FET), es la estructura de menor dimensión en los circuitos integrados. El SiO2 es el dieléctrico que se ha utilizado durante los últimos 40 años, pero tiene el inconveniente de tener fugas de corriente demasiado altas a los espesores requeridos para las futuras tecnologías, por lo tanto, la industria empezó a introducir dieléctricos de mayor constante dieléctrica (alta-k), que permitan mantener buenas capacitancias sin fugas de corriente excesivas. En este contexto, se requiere desarrollar nuevos materiales dieléctricos compatibles con los presentes y futuros dispositivos nano-electrónicos. Se prevé que la combinación de dieléctricos sencillos en forma de óxidos mixtos o de nanolaminados presentará propiedades dieléctricas benéficas, especialmente los últimos. A pesar del alto número de publicaciones acerca de nuevos materiales dieléctricos, falta información acerca de sus propiedades ópticas, las cuales tienen un impacto directo en el desempeño de los dispositivos. Por otra parte, es imperativo utilizar técnicas de depósito que permitan recubrir superficies de complejas de manera conformal y con control del espesor a nivel atómico, tales como el depósito por capa atómica (ALD), ya que es autolimitada y puede recubrir superficies de alta razón de aspecto. Además, ya que se pueden depositar una amplia variedad de materiales por ALD, no se limita el diseño de los materiales dieléctricos. Por lo tanto, este proyecto propone estudiar las propiedades ópticas de nuevos materiales dieléctricos nanolaminados de alta-k en base a Al2O3-ZrO2, Al2O3-HfO2 y HfO2-ZrO2, los cuales tienen potencial aplicación en nanoelectrónica. Los materiales serán producidos por la técnica de síntesis ALD. Así, el proyecto está dirigido a responder algunas de las preguntas básicas asociadas a las propiedades ópticas en función de sus respectivas propiedades fisicoquímicas de películas ultra-delgadas a nivel de fracciones de nanómetro de espesor. Para lo anterior utilizaremos una aproximación de ciencia de superficies, a través de técnicas de síntesis con control del espesor a nivel atómico y de análisis sensibles a las últimas capas atómicas de la superficie. Así como equipamiento especialmente configurado para este tipo de investigación y único en México y Latinoamérica. La participación de estudiantes y formación de recursos humanos será una parte importante del proyecto.

En las secciones anteriores se mostró que los dispositivos electrónicos futuros tendrán dimensiones cada vez más pequeñas con geometrías de alta relación de aspecto. Se expuso que se requieren materiales dieléctricos compatibles con los presentes y futuros dispositivos electrónicos que reemplacen a SiO2 y sus variantes. Se pronostica que la combinación de dieléctricos en forma de óxidos mixtos o estructuras nanolaminadas presentarán propiedades dieléctricas benéficas, especialmente los últimos. También se mostró que es imperativo utilizar técnicas de depósito que permitan recubrir superficies complejas de manera conformal y con control del espesor a nivel atómico, tales como el depósito por capa atómica (ALD), ya que es autolimitada y puede recubrir estructuras tridimensionales y porosas. Además se mostró que ALD puede depositar una amplia variedad de óxidos, lo cual no limitará el diseño de los materiales dieléctricos. Finalmente, se observó que a pesar del alto número de publicaciones acerca de nuevos materiales dieléctricos, falta información acerca de sus propiedades ópticas y electrónicas, las cuales tienen un impacto directo en el desempeño de los dispositivos. Por lo tanto, este proyecto propone sintetizar y estudiar las propiedades ópticas de nuevos materiales dieléctricos nanolaminados de alta-k en base a Al2O3-ZrO2, Al2O3-HfO2 y HfO2-ZrO2, los cuales tienen potencial aplicación en nanoelectrónica. Los materiales serán producidos por la técnica de síntesis ALD. Así, el proyecto está dirigido a responder algunas de las preguntas básicas asociadas a las propiedades ópticas en función de sus respectivas propiedades fisicoquímicas de películas ultra-delgadas a nivel de fracciones de nanómetro de espesor. Para lo anterior utilizaremos una aproximación de ciencia de superficies, a través de técnicas de síntesis con control del espesor a nivel atómico y de análisis sensibles a las últimas capas atómicas de la superficie. Este proyecto es importante porque gran parte de resultados que se pretenden generar tendrán alto grado de detalle, pues se obtendrán en un sistema de análisis de superficie especialmente configurado para este tipo de investigación; además de ser único en México y Latinoamérica. Adicionalmente, este proyecto es continuación a la línea de investigación en materiales ultra-delgados que arrancó recientemente en nuestro centro y permitirá sentar las bases para utilizar los materiales estudiados en el laboratorio de nanofabricación que se construirá en el CNyN. Por otra parte, este proyecto generará recursos humanos de alta calidad en forma de doctorados y maestrías en el área de las nanociencias.