Search

Publisher Copyright: © 2021 American Chemical Society. All rights reserved. Copyright: Copyright 2021 Elsevier B.V., All rights reserved. Thermal atomic layer etching (ALEt) of amorphous Al2O3 was performed by alternate exposures of niobium pentafluoride (NbF5) and carbon tetrachloride (CCl4). The ALEt of Al2O3 is observed at temperatures from 380 to 460 °C. The etched thickness and the etch rate were determined using spectroscopic ellipsometry and verified by X-ray reflectivity. The maximum etch rate of about 1.4 Å/cycle and a linear increase of the removed film thickness with the number of etch cycles were obtained at a temperature of 460 °C. With the help of density functional theory calculations, an etch mechanism is proposed where NbF5 converts part of the Al2O3 surface into an AlF3 or aluminum oxyfluoride layer, which upon reacting with CCl4 is converted into volatile halide-containing byproducts, thus etching away the converted portion of the material. Consistent with this, a significant surface fluorine content of about 55 at. % was revealed when the elemental depth profile analysis of a thick NbF5-Treated Al2O3 layer was performed by X-ray photoelectron spectroscopy. The surface morphology of the reference, pre-, and postetch Al2O3 surfaces was analyzed using atomic force microscopy and bright-field transmission electron microscopy. Moreover, it is found that this process chemistry is able to etch Al2O3 selectively over silicon dioxide (SiO2) and silicon nitride (Si3N4).

Aktioparadigma on 80-luvulla kehitetty ohjelmointiparadigma, jossa ohjelman rakenne toteutetaan ohjelmantilaa varastoivien olioiden ja ohjelman suoritusta edistävien aktioiden avulla. Tämän paradigman päälle on lähdetty suunnittelemaan uutta aktiojärjestelmää, jonka keskeisenä ideana on esitellä uudenlainen aktioiden ympärille rakennettu rinnakkaisten ohjelmien suunnittelu ja toteutustapa, jossa siirretään mahdollisimman paljon rinnakkaisuuden vaatimista erikoisvaatimuksista laitteiston vastuulle huolehdittavaksi. Aktiojärjestelmällä suoritettavia ohjelmia tehdään uudella vielä suunnitteluvaiheessa olevalla aktio-ohjelmointikielellä, jota kutsutaan tässä diplomityössä lyhyesti aktiokieleksi. Aktiokielellä tehtävää aktio-ohjelmointia on suunniteltu käytettävän reaktiivisissa sulautetuissa järjestelmissä. Diplomityössä tehtiin alustavaa teoreettista selvitystyötä, kuinka aktiokielellä toteutettujen komponenttien välinen rajapintatoiminta kannattaisi toteuttaa. Komponentilla tarkoitetaan kokonaisuutta, jolla on muusta ohjelmasta erotettu sisäinen toteutus, jonka kanssa ulkomaailma kommunikoi käyttörajapinnan avulla. Aktiokieleen lisättiin komponenttien määrittelemiseksi kolme uutta rakennetta: käyttörajapinta, komponentti ja komponenttiolio. Näiden rakenteiden päälle suunniteltiin erilaisia tapoja toteuttaa komponenttien välinen rajapintatoiminta, jotka kuvattiin rajapintamalleina. Rajapintamallit suunniteltiin pääasiassa käyttämällä aktiokielen perusrakenteita, koska niitä käyttämällä minimoidaan muutokset aktiokieleen ja saadaan hyödynnettyä mahdollisimman paljon näiden rakenteiden jo olemassa olevia ominaisuuksia. Rajapintamalleja suunniteltiin yhteensä kuusi erilaista. Rajapintamalleissa esitettyjen ideoiden pohjalta aktiokieleen suunniteltiin rajapintakokonaisuus, jonka tarkoituksena on yhdistää rajapintamalleissa esitetyt toimivimmat ratkaisut esitykseksi aktiokielessä käytettäväksi standardirajapintarakenteeksi. Rajapintakokonaisuudessa päädyttiin tukemaan aktioita rajapintatoiminnan päärakenteena, koska niitä käyttämällä saadaan toteutettua helposti omaksuttava ja intuitiivinen rakenne käyttää. Aktiota käyttämällä rajapintatoimintaan saadaan selkeä työnjako, joka samalla tukee aktioiden roolia aktiokielen toiminnallisina rakenteina.

Tietokone- ja konsoliroolipeleissä pelaaja tavallisesti ohjaa yhtä tai useampaa hahmoa. Hahmot tavallisesti keräävät kokemusta taistelemalla vihollisia vastaan. Kokemuksen kautta hahmon ominaisuudet vahvistuvat ja se saa käyttöönsä uusia kykyjä. Peleissä voi myös kerätä esineitä, kuten aseita ja varusteita. Taktisissa roolipeleissä on myös nämä ominaisuudet, sekä taktisia elementtejä kuten liikkuminen laajemmalla taistelukentällä. Roolipeleissä juoni on tavallisesti tärkeällä sijalla, samoin kuin pelimaailman tutkiminen. Myös taktisissa roolipeleissä juoni on tärkeä, mutta tutkimista on useimmiten vain vähän. Ne eivät yleensä sisällä myöskään moninpeliä. Työn tarkoituksena on toteuttaa aiemmin suunniteltu Mupe Force -peli: taktinen roolipeli, jonka pääpaino on moninpelillä. Moninpeli toteutetaan välittämällä pelaajien asiakaslaitteiden kommunikointi palvelimen kautta. Lisäksi palvelin tallentaa rekisteröityneiden pelaajien tiedot. Asiakkaat eivät kommunikoi toistensa kanssa suoraan. Ennen työn aloittamista oli päätetty, että pelin palvelinohjelmisto toteutettaisiin Javalla ja asiakasohjelmisto Androidilla. Tietojen tallennukseen oli päätetty käyttää MySQL-tietokantaa ja JDBC:tä. Asiakkaiden ja palvelimen väliseen kommunikointiin käytettävää teknologiaa ei päätetty etukäteen, vaan se valittiin työn aikana tehtyjen tutkimusten perusteella. Valittu yhteysteknologia on Apache MINA, jolla toteutettiin kommunikointi sekä palvelin- että asiakaspäässä. Viestinvälitykseen käytetty protokolla on TCP, ja viestit välitetään JSON-formaatissa. Asiakkaan palvelimelle lähettämiin kutsuihin käytetään JSON-RPC -protokollaa. Työssä tutkittiin myös useampia Java-pohjaisia JSON-RPC -toteutuksia, joista käyttöön valittiin jabsorb. Sitä käytetään muuhunkin JSON-viestien käsittelyyn, koska Java API ei sisällä JSON-tukea. Aikomus oli käyttää JSON-RPC:tä tai vastaavaa protokollaa mahdollistamaan asiakkaan metodien kutsuminen palvelimelta. Tämä todettiin kuitenkin liian monimutkaiseksi. Aiottu käyttötarkoitus, pelin tapahtuminen välittäminen asiakkaalle, toteutettiin JSON-pohjaisella skriptillä. JSON-skriptiin suunniteltiin pelin tarkoituksiin sopiva syntaksi. Tapahtumat koodataan skriptiksi palvelimella, ja puretaan asiakkaalla animaatioiksi ja paikallista tietoa muokkaaviksi käskyiksi. In computer and console role playing games, the player usually controls one or more characters. The characters usually earn experience by fighting enemies. Experience causes a character's attributes to increase and enables it to learn new abilities. The games also include collecting items, such as weapons or armor. These properties also exist in tactical role playing games, which also include tactical gameplay, such as movement on a larger battlefield. Plot and exploration of the game world are important aspects of role playing games. Plot is also important in tactical role playing games, but they usually include little exploration. They also do not usually include multi-player play. The intent in this thesis was to implement a previously designed game named Mupe Force. It is a tactical role playing game, whose main attribute is multi-player play. To facilitate multi-player properties, communications between client devices are transmitted through a server. In addition, the server saves the data of registered players. Clients do not communicate directly with each other. It was decided in advance that the server software would be implemented with Java, and the client software with Android. It was also decided to use a MySQL database and JDBC for persisting data. The technology for communications between clients and the server was not decided in advance, but chosen based on research during the project. The selected communications technology is Apache MINA, which was used to implement communications both on the server and on the client. The protocol for transmitting messages is TCP, and messages are delivered in JSON format. JSON-RPC is used for requests from a client to the server. Several Java-based implementations of JSON-RPC were researched, and jabsorb was selected for use. It is also used for other handling of JSON messages, because the Java API does not include JSON support. The intent was to use JSON-RPC or a similar protocol to enable calling a client's methods from the server. This was found out to be too complex. The intended use, delivering game events to the client, was implemented with a JSON-based script. A syntax suitable for the game's purposes was designed for the JSON script. Events are encoded into a script on the server, and decoded on the client into animations as well as commands that modify local data.

With a continuous pursuit of making semiconductor devices and integrated circuits (ICs) faster, better, and more energy efficient, the shrinking of device dimensions became imminent. Today we are approaching the ångström era, where the manufacturability of such devices is becoming challenging. As a result, atomic level processing (ALP) is now most desired. Atomic layer deposition (ALD) and atomic level etching are two such ALP methods that take full advantage of surface chemistry and allow growth and removal of atomistically thin layers of material on a substrate, respectively. Atomic level etching broadly describes the etching that maintains the ångström-level (i.e. below 1 nm) etched-thickness control and uses sequential gas-surface reactions that may be self-limiting. Atomic level etching can be either plasma based (plasma atomic layer etching - PALE), or thermal based (thermal atomic layer etching - ALEt, gas-phase pulsed etching - GPPE). PALE has existed at least for three decades. Although thermal atomic level etching is relatively new, it has evolved rapidly over the last seven years. In this thesis work, new thermal atomic level etching processes based on NbF5 , HF, CCl4 , SOCl2 , O2 , and O3/O2 reactants were developed. The materials that were removed selectively over SiO2 and Si3N4 are Al2O3, TiN, and HfO2 . Two types of etching processes were investigated, the first one uses sequential exposures of two or more reactants (ALEt), and the second uses pulsing of a single reactant (GPPE) to etch the target. The processes explored here show that the novel etch chemistries are capable of removing the material in the ångström regime isotropically from 3D structures. Thermochemical analyses of possible reactions based on the atomic-scale surface-gas models were carried out using first-principles calculations in density functional theory (DFT) as well as molecular dynamics (MD) simulations. In addition, potential etch reactions were also evaluated using conventional thermodynamic calculations. Finally, the post-etched surfaces were characterized using various surface sensitive techniques such as spectroscopic ellipsometry (SE), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray reflectivity/diffraction (XRR/XRD), transmission electron microscopy (TEM), atomic force microscopy (AFM), and weighing balance. With a continuous pursuit of making semiconductor devices and integrated circuits (ICs) faster, better, and more energy efficient, the shrinking of device dimensions became imminent. Today we are approaching the ångström era, where the manufacturability of such devices is becoming challenging. As a result, atomic level processing (ALP) is now most desired. Atomic layer deposition (ALD) and atomic level etching are two such ALP methods that take full advantage of surface chemistry and allow growth and removal of atomistically thin layers of material on a substrate, respectively. Atomic level etching broadly describes the etching that maintains the ångström-level (i.e. below 1 nm) etched-thickness control and uses sequential gas-surface reactions that may be self-limiting. Atomic level etching can be either plasma based (plasma atomic layer etching - PALE), or thermal based (thermal atomic layer etching - ALEt, gas-phase pulsed etching - GPPE). PALE has existed at least for three decades. Although thermal atomic level etching is relatively new, it has evolved rapidly over the last seven years. In this thesis work, new thermal atomic level etching processes based on NbF5 , HF, CCl4 , SOCl2 , O2 , and O3/O2 reactants were developed. The materials that were removed selectively over SiO2 and Si3N4 are Al2O3, TiN, and HfO2 . Two types of etching processes were investigated, the first one uses sequential exposures of two or more reactants (ALEt), and the second uses pulsing of a single reactant (GPPE) to etch the target. The processes explored here show that the novel etch chemistries are capable of removing the material in the ångström regime isotropically from 3D structures. Thermochemical analyses of possible reactions based on the atomic-scale surface-gas models were carried out using first-principles calculations in density functional theory (DFT) as well as molecular dynamics (MD) simulations. In addition, potential etch reactions were also evaluated using conventional thermodynamic calculations. Finally, the post-etched surfaces were characterized using various surface sensitive techniques such as spectroscopic ellipsometry (SE), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray reflectivity/diffraction (XRR/XRD), transmission electron microscopy (TEM), atomic force microscopy (AFM), and weighing balance.