Кремниевая поверхность водорода
Кремниевая поверхность водорода представляет собой химически пассивированный кремниевый субстрат , где поверхностные атомы Si связаны с водородом. [ 1 ] Терфы, конечные, являются гидрофобными, люминесцентными и поддающимися химической модификации. [ 2 ] Кремний, конечный водород, является промежуточным в росте объемного кремния из силана : [ 3 ] Это прекращение является значительным в полупроводниковой промышленности благодаря своей роли в предотвращении окисления и загрязнения кремниевых поверхностей, что имеет решающее значение для различных применений, включая микроэлектроника и нанотехнологии. [ 4 ]
- SIH 4 → IF + 2 H 2
Подготовка
[ редактировать ]
Кремниевые пластины обрабатывают растворами гидрофлуорической кислоты с электронным классом в воде, буферной воде или спирте. Одной из соответствующих реакций является просто удаление оксидов кремния:
- SIO 2 + 4 HF → SIF 4 + 2 H 2 O
Ключевой реакцией, однако, является образование функциональной группы гидрозилана .
Атомный силовый микроскоп (AFM) был использован для манипулирования водородом кремниевыми поверхностями. [ 5 ] [ 6 ]
Характеристики
[ редактировать ]
Завершение водорода удаляет висящие связи . Все поверхностные атомы Si тетраэдрические. Утверждение водорода обеспечивает стабильность в окружающей среде. Итак, снова поверхность является чистой (из оксидов) и относительно инертным . Эти материалы могут быть обработаны в воздухе без особого ухода в течение нескольких минут. [ 7 ]
Связанка Si-H на самом деле сильнее, чем связи Si-Si. Предлагаются два вида центров SI-H, оба с использованием терминальных связей Si-H. Один вид сайта имеет одну связь Si-H. Другой вид сайта включает в себя SIH 2 центров. [ 3 ]
Как и органические гидрозиланы , группы H-Si на поверхности реагируют с терминальными алкенами и диазо группами . Реакция называется гидросилиляцией . Многие виды органических соединений с различными функциями могут быть введены на поверхность кремния путем гидросилиляции поверхности, нанесенной водородом. Инфракрасный спектр кремния, выпущенного водородом, показывает полосу около 2090 см. −1 , не очень отличается от νsi-h для органических гидрозиланов. [ 7 ]
Потенциальные приложения
[ редактировать ]Одна группа предложила использовать материал для создания цифровых цепей из квантовых точек путем удаления атомов водорода с кремниевой поверхности. [ 5 ] Кремниевая поверхность, нанесенная водородом, широко используется при изготовлении полупроводниковых устройств. Он служит предшественником для различных методов функционализации поверхности, а также имеет важное значение для образования вафей кремния на интуитор (SOI). [ 8 ]
Стабильность и реактивность
[ редактировать ]Несмотря на его стабильность, кремний, нанесенный водородом, может постепенно окислять при воздействии воздуха, образуя тонкий оксидный слой. Этот процесс можно контролировать с помощью таких методов, как рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS) и атомная силовая микроскопия (AFM). [ 9 ]
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Fenner, DB; Бигельсен, DK; Принесите, RD (1989). «Пассивация поверхности кремния путем завершения водорода: сравнительное исследование методов приготовления» . Журнал прикладной физики . 66 (1): 419–424. Bibcode : 1989jap .... 66..419f . doi : 10.1063/1,343839 .
- ^ Lauerhaas, Jeffrey M.; Моряк, Майкл Дж. (1993). «Химическая модификация фотолюминесценции гашения пористого кремния». Наука . 261 (5128): 1567–1568. Bibcode : 1993sci ... 261.1567L . doi : 10.1126/science.261.5128.1567 . PMID 17798116 . S2CID 12722221 .
- ^ Jump up to: а беременный Уолтенбург, Ханн Негаард; Йейтс, Джон (1995). «Химия поверхности кремния». Химический Преподобный 95 (5): 1589–1673. doi : 10.1021/cr00037a600 .
- ^ Neergaard Waltenburg, Hanne; Йейтс, Джон (июль 1995 г.). «Химия поверхности кремния» . Химические обзоры . 95 (5): 1589–1673. doi : 10.1021/cr00037a600 . ISSN 0009-2665 .
- ^ Jump up to: а беременный «Манипулирование атомами кремния для создания будущей ультрастрастной технологии чипов с ультра-низкой силой» . www.kurzweilai.net . 2017-02-17 . Получено 2017-02-22 .
- ^ Лабиди, Хатем; Колеини, Мухаммед; Хафф, Талеана; Саломонс, Марк; Клутье, Мартин; Питтерс, Джейсон; Wolkow, Robert A. (2017-02-13). «Показания к химическому контрассу на АСМ изображениях на поверхности кремния, концевой, водородной поверхности» . Природная связь . 8 : 14222. BIBCODE : 2017Natco ... 814222L . doi : 10.1038/ncomms14222 . ISSN 2041-1723 . PMC 5316802 . PMID 28194036 .
- ^ Jump up to: а беременный «Органическая модификация водородных кремниевых поверхностей1». Журнал Химического общества, Печкин Транзакции 2 : 23–34. 2002. doi : 10.1039/b100704l .
- ^ Блейк, Роберт Б.; Пей, Лей; Ян, Ли; Ли, Майкл В.; Конли, Хирам Дж.; Дэвис, Роберт С.; Ширахата, Наото; Линфорд, Мэтью Р. (2008-04-18). «Один шаг рост тонких пленок полимерных пленок CA. 2–15 нм на кремнии, нахожденном водородом» . Макромолекулярная быстрая связь . 29 (8): 638–644. doi : 10.1002/marc.200700752 . ISSN 1022-1336 .
- ^ Шинохара, Масанори; Катагири, Теруаки; Iwatsuji, Keitoro; Мацуда, Йошинобу; Фудзияма, Хироши; Кимура, Ясуо; Нивано, Мичио (март 2005 г.). «Окисление водорода, оканчиваемого на кремниевые поверхности, кислородной плазмой, изученной с помощью инфракрасной спектроскопии на месте» . Тонкие твердые пленки . 475 (1–2): 128–132. doi : 10.1016/j.tsf.2004.08.054 . ISSN 0040-6090 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Ualbertascience (2016-10-31), меньше, больше для производства атомного масштаба , архивируемого из оригинала в 2021-12-13 , извлеченном 2017-02-22
- Ualbertascience (2017-02-13), Электронные схемы с рисунком и визуализацией на атомном уровне , архивировав с оригинала на 2021-12-13 , извлечены 2017-02-22