Vad betyder vätepassivering?
Vätepassivering avser stabilisering av kiselmaterialytor från kemiska reaktioner genom skapandet av vätekiselbindningar. Nyligen tillverkade kiselbaserade material kan innehålla reaktiva hängande bindningar på sina kiselatomer. Dessa hängande bindningar kan påverka materialets bandgapsenergier och påverka dess egenskaper som halvledare. Dessutom är reaktiva dinglande bindningar känsliga för luft; passivering av dessa positioner med väte kan öka materialets stabilitet och livslängd.
Vätepassivering uppnås med en mängd olika vätekällor:
- Molekylär H2
- Atomiskt H genererat i plasma
- Bränning av hydrerade Si-nitridfastämnen (SiN:H)
Vikten och effekter av vätepassivering är relevanta inom elektronikindustrin för halvledare och för energirelaterade applikationer som solenergiapparater. Den underliggande kemins komplicerade karaktär har skapat mycket vetenskaplig forskning.
Kunskaper.se förklarar vätepassivation
Kiselbaserade material innehåller kiselatomer på sin yta som är omättade, vilket betyder att de har tre parbundna bindningar och en dinglande bindning med en oparad elektron. I enlighet med oktettregelns kemiska princip är dessa kiselatomer med hängande bindningar reaktiva. Reaktioner med andra molekyler kan förändra materialets egenskaper eller orsaka skada. Vätepassivering är en sådan reaktion, där den dinglande bindningen (Si•) reagerar med väte för att producera en stabil Si-H-bindning. Grundläggande mekanistisk förståelse involverar följande reaktioner:
Si• + H2 -> Si -H + H•, eller
Si• + H• -> Si-H
beroende på vätekällan. De verkliga mekanistiska detaljerna är komplicerade och diskuteras fortfarande i teoretisk vetenskaplig forskning.
De hängande bindningarna anses vara defekter i kiselmaterialet eftersom de genererar defekttillstånd inom materialets bandgap. Sådana defekter kan minska enhetens kvalitet. Även om passivering vanligtvis hänvisar till att stabilisera ett material från skada, förbättrar vätepassivering vanligtvis materialets elektroniska egenskaper. Vetenskaplig forskning syftar till att optimera dessa förbättringar genom att använda olika vätekällor och användningsförhållanden såsom temperatur, varaktighet och tryck.
