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Area-Selective Atomic Layer Deposition of Metal Oxideson Noble Metals through Catalytic Oxygen Activation

机译：金属氧化物的区域选择性原子层沉积氧活化对贵金属的影响

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摘要

Area-selective atomic layer deposition (ALD) is envisioned to play a key role in next-generation semiconductor processing and can also provide new opportunities in the field of catalysis. In this work, we developed an approach for the area-selective deposition of metal oxides on noble metals. Using O2 gas as co-reactant, area-selective ALD has been achieved by relying on the catalytic dissociation of the oxygen molecules on the noble metal surface, while no deposition takes place on inert surfaces that do not dissociate oxygen (i.e., SiO2, Al2O3, Au). The process is demonstrated for selective deposition of iron oxide and nickel oxide on platinum and iridium substrates. Characterization by in situ spectroscopic ellipsometry, transmission electron microscopy, scanning Auger electron spectroscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy confirms a very high degree of selectivity, with a constant ALD growth rate on the catalytic metal substrates and no deposition on inert substrates, even after 300 ALD cycles. We demonstrate the area-selectiveALD approach on planar and patterned substrates and use it to preparePt/Fe2O3 core/shell nanoparticles. Finally,the approach is proposed to be extendable beyond the materials presentedhere, specifically to other metal oxide ALD processes for which theprecursor requires a strong oxidizing agent for growth.
机译：区域选择性原子层沉积（ALD）可以在下一代半导体处理中发挥关键作用，也可以为催化领域提供新的机遇。在这项工作中，我们开发了一种在贵金属上选择性沉积金属氧化物的方法。使用氧气作为共反应物，通过依赖于贵金属表面上氧分子的催化离解而实现了区域选择性ALD，同时在不离解氧的惰性表面（即SiO2，Al2O3）上不发生沉积，金）。已证明该工艺可在铂和铱基板上选择性沉积氧化铁和氧化镍。通过原位光谱椭偏仪，透射电子显微镜，扫描俄歇电子能谱和X射线光电子能谱进行的表征证实了很高的选择性，在催化金属基底上ALD的生长速率恒定，即使在惰性金属上沉积后，在惰性基底上也没有沉积300个ALD循环。我们展示了区域选择性在平面和有图案的基材上进行ALD方法并用其进行制备Pt / Fe2O3核/壳纳米粒子。最后，提议该方法可以扩展到所介绍的材料之外这里，特别是其他金属氧化物的ALD工艺前体需要强氧化剂才能生长。

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