يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

تصنيع وتحسين أفلام كلاذرات السيليكون من النوع الثاني

1.6K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/69215

⸱

أكتوبر 14, 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1ICube Laboratory, University of Strasbourg, CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique), 2IPCMS Laboratory (Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg), University of Strasbourg, 3Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), UMR 5270, École Centrale de Lyon, Institut National des Sciences Appliquées (INSA) Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1

في هذه المقالة

ملخص

تتيح طريقة التلدين الحرارية تصنيع أغشية رقيقة من النوع الثاني من أشباه الموصلات السيليكونية. تم إجراء معالجات ما بعد التخليق ، بما في ذلك الضغط الحراري والنقش الأيوني التفاعلي ، لتحسين خصائص المواد. يوفر هذا النهج مسارا يمكن الوصول إليه لتصنيع أفلام clathrate قابلة للضبط مناسبة للجيل التالي من الأجهزة الإلكترونية والضوئية.

الملخص

كلاثرات السيليكون (SiCL) هي فئة من المواد ذات الهيكل في الأقفاص ذات الخصائص الإلكترونية الضوئية القابلة للضبط ، مما يوفر إمكانات كبيرة للتطبيقات الكهروضوئية. من بينها ، النوع الثاني SiCL (NaxSi136) جذاب بشكل خاص نظرا لقدرته الفريدة على استيعاب ذرات الضيف بشكل عكسي دون المساس بالبنية البلورية. طرق التوليف التقليدية ، مثل التوليف تحت ضغط شديد أو التصنيع تحت صناديق القفازات ، على الرغم من أنها ضرورية لاستكشاف الخصائص الجوهرية للكلاثرات في ظل ظروف جيدة التحكم فيها ، إلا أنها ليست مناسبة تماما للتوسع وغالبا ما تكون كثيفة الاستخدام للطاقة وتتطلب معدات متخصصة. للتغلب على هذه القيود ، تم تطوير طريقة توليف قابلة للتطوير وخالية من صندوق القفازات تعتمد على خطوتين للتحلل الحراري لإنتاج أغشية سلاذرات السيليكون. تم استخدام معالجة ما بعد التخليق ، بما في ذلك الضغط الحراري والنقش الأيوني التفاعلي ، لتعزيز الخصائص الكهربائية للمادة. يتم تأكيد تكوين الطور والتبلور من خلال حيود الأشعة السينية والتحليل الطيفي رامان. يتم تقييم التشكل عن طريق الفحص المجهري الإلكتروني (SEM) ؛ ويتم تقييم الخصائص الإلكترونية الضوئية عن طريق التلألؤ الضوئي. يوفر هذا النهج طريقا قابلا للتكرار وقابلا للتطوير لتصنيع أفلام سلاذرات السيليكون من النوع الثاني ، مع إمكانية واعدة للاندماج في الأجهزة الإلكترونية الضوئية.

المقدمة

منذ الخمسينيات من القرن الماضي ، كانت المواد القائمة على السيليكون في صميم تقنيات الطاقة والإلكترونيات الضوئية الحديثة1 ، لا سيما في الصناعات الكهروضوئية وأشباه الموصلات2. يفي السيليكون بالوفرة والاستقرار الحراري ومقاومة الشيخوخة3 ومعايير عدم السمية4،5. ومع ذلك ، على الرغم من نجاحه التجاري ، فإن سيليكون الماس (d-Si) يعاني من قيود جوهرية ، مثل فجوة النطاق غير المباشر وامتصاص الضوءالضعيف 6 ، مما يتطلب طبقات نشطة سميكة ومعالجة كثيفة الاستخدام للطاقة لتحقيق نقاء عنصري عالي للغاية7. في السنوات الأخيرة ، حظيت التآصلات البديلة والمراحل الغريبة من السيليكون ، وخاصة مراحل clathrate8 ، باهتمام متزايد كمرشحين واعدين للتغلب على هذه القيود9. التطبيقات واعدة بسبب هيكلها المفتوح وخصائصها الإلكترونية القابلة للضبط10. من بين هؤلاء ، ظهر النوع الثاني SiCL (NaxSi136) كمادة شبه مستقرة ولكنها قوية مع فجوة نطاق شبه مباشرة في حدود 1.6-2 فولت9،11.

يعتمد تخليق SiCL على طرق الضغط العالي12 ، مثل نمو التدفق13 أو كيمياء الأكسدة والاختزال في السوائل الأيونية14 ، والتي غالبا ما تكون معقدة ، وليست متوافقة دائما مع معالجة الأغشية الرقيقة. ومع ذلك ، كانت هذه الأساليب التقليدية ضرورية لاستكشاف الخصائص الجوهرية للكلاثرات عن طريق قمع التأثيرات الخارجية مثل الأكسدة أو المرحلةالثانوية 15،16،17. في المقابل ، يتيح بروتوكول التحلل الحراري المكون من خطوتين الخالي من صندوق القفازات تخليق الأغشية الرقيقة من السيليكون التي تتضمن Na4Si4 التفاعلي ، المركب الوسيط ، باستخدام درجات حرارة معتدلة وظروف فراغ. يتيح هذا البروتوكول التحكم الدقيق في محتوى الصوديوم طوال مدة المعالجة الحرارية ، وبالتالي تغيير سلوك NaxSi136 من المعدن إلى أشباه الموصلات اعتمادا على احتلال الصوديوم في أقفاص السيليكون. في هذه العملية ، يتم تشكيل فيلم السلائف Na4Si4 لأول مرة عن طريق التفاعل الحراري للصوديوم مع السيليكون البلوري تحت غلاف جوي خامل (الشكل 1). يعزز التلدين الحراري اللاحق تحت الفراغ الديناميكي استخراج الصوديوم من الفيلم ، مما يسمح بإعادة ترتيب مرحلة Zintl في إطار clathrate المطلوب ، مع الحد الأدنى من التلوث18،10 (الشكل 2).

بينما تم إثبات التكوين الهيكلي للكلاثرات من خلال هذه الطريقة ، يتم تحقيق مزيد من التبصر في قابليتها للضبط وسلوكها شبه التوصيل بعد علاجين متتاليين بعد التخليق ، الضغط الحراري ، والنقش الأيوني التفاعلي. يتم إجراء الضغط الحراري لتقليل سمك طبقة الكلاثرات بمقدار النصف تقريبا ، مما ينتج عنه طبقة كثيفة وناعمة كانت أكثر ملاءمة لمزيد من المعالجة. لقد ثبت أن النقش يزيد من تحسين تجانس حالة السطح مع الحفاظ على إطار القفص ، مما يجعله أداة قوية لضبط الخصائص الكهربائية والبصرية19.

في حين أن عدد المختبرات التي أبلغت بنجاحعن 20،21،22 تصنيع فيلم SiCL يمكن حسابه على أصابع يد واحدة ، فإننا نعتقد أن هذا يرجع إلى حقيقة أنه يجب ضبط معلمات المعالجة بعناية للحصول على المرحلة المطلوبة بنجاح. مع هذا البروتوكول الحالي ، مع ضمان السلامة باستخدام التدابير المناسبة ، يتطلب تصنيع فيلم SiCL فرنا أنبوبيا واحدا فقط في الأرجون وفرن فراغ ديناميكي واحد ، وصوديوم نقي ، ورقاقة c-Si10. يوضح هذا النهج جدوى تصنيع وهندسة أفلام SiCL من خلال عملية توليف بسيطة وقابلة للتطوير ، مع الحد الأدنى من الموارد والمعدات ، مما يمهد الطريق لتكامل الجهاز في المستقبل.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

يتم سرد الكواشف والمعدات المستخدمة في هذه الدراسة في جدول المواد.

1. تحضير المواد

  1. تحضير السيليكون (c-Si (001))
    1. قم بقطع رقاقة من السيليكون المصقول (001) بسمك 525 ميكرومتر ± 25 ميكرومتر في مستطيل بأبعاد 56 × 38 مم2.
    2. اغمر ركيزة السيليكون في محلول حمض الهيدروفلوريك بتركيز 10٪ فول ، باستخدام زجاجة HF بنسبة 48٪ ، لمدة دقيقتين بالضبط لإزالة ثاني أكسيد السيليكون الأصلي الذي يمكن أن يكون موجودا على سطح الركيزة.
      ملاحظة: تم جمع جميع السوائل المحتوية على HF وأي مذيبات مغسولة / مذيبات ملوثة في حاويات مخصصة ومتوافقة مع البولي إيثيلين عالي الكثافة تحمل علامة على وحدة الإنتاج وتركيبة الخليط ، وتخزينها في صواني الاحتفاظ في منطقة النفايات المحددة ، وتم فصلها عن الأحماض الأخرى ، مع عزل HF خصيصا للسلامة. وتم ترتيب التخلص النهائي من خلال SPSE-UNISTRA/Suez وفقا لقواعد جامعة ستراسبورغ للتخلص من البضائع الخطرة، التي تتبع القانون البيئي الفرنسي وقواعد نقل البضائع الخطرة.
      تنبيه: فلوريد الهيدروجين (HF) شديد السمية والتآكل. تعامل فقط تحت غطاء الدخان ، وارتداء القفازات ، وقناع كامل الوجه ، والملابس الواقية المناسبة.
    3. بعد التعرض ل HF ، اشطف الركيزة جيدا بالماء منزوع الأيونات لإزالة أي حمض. جفف الرقائق باستخدام مسدس النيتروجين لتفجير أي قطرات ماء متبقية ومنع تكون البقايا على السطح.
  2. المعالجة المسبقة للصوديوم
    1. قم بتقطيع قطعة من الصوديوم المعدني بعناية (نقاء 99٪) باستخدام قاطع للحصول على شريحة مستطيلة صغيرة تزن حوالي 0.22 جرام ، مقاسة بميزان تحليلي.
    2. ضع شريحة الصوديوم على الفور في وعاء زجاجي محكم الغلق (مغلق بمفصل زجاجي أرضي) مملوء بالهكسان الحلقي اللامائي (نقاء ≥99٪). تأكد من غمر الصوديوم بالكامل لمنع الأكسدة.
      تحذير: يتفاعل الصوديوم المعدني بعنف مع الماء. تعامل دائما تحت غطاء الدخان ، وارتداء القفازات ، ونظارات السلامة ، ومعطف المختبر المناسب ، واتخذ أي احتياطات أخرى ضرورية لضمان السلامة (طفاية حريق من الفئة D).
  3. التجميع في البوتقة
    1. يغسل بالإيثانول النقي ويجفف عند 300 درجة مئوية لمدة 4 ساعات في قارب من سبائك Inconel (54 × 18 × 13.3 مم3). بعد ذلك ، ضع شريحة الصوديوم المعدة مسبقا في قارب من سبائك Inconel نظيف وضع رقاقة السيليكون فوقها مباشرة ، مع توجيه السطح المصقول إلى أسفل القارب.
    2. أدخل المجموعة المعدة بعناية (قارب - صوديوم - سيليكون) في وسط أنبوب محكم الغلق من الفولاذ المقاوم للصدأ (ISO-KF مع ختم حلقة O) ، في فرن أنبوب أفقي قابل للبرمجة.
      ملاحظة: يجب تنظيف الأنبوب جيدا بالأسيتون والإيثانول ، ثم تجفيفه لمدة 1.5 ساعة.
    3. أدخل سلك التنتالوم عالي النقاء (Ta) في الأنبوب لاحتجاز أي آثار للأكسجين. يبلغ قطر السلك المستخدم 0.5 مم ونقاوة 99.95٪ ويبلغ طوله الإجمالي 3.4 سم.
    4. أغلق الأنبوب من كلا الطرفين بتركيبات تسمح فقط للأرجون (≥ نقاء 99.9999٪) بالدوران داخل الأنبوب.
    5. قم بتطهير الأنبوب بالأرجون عند ضغط ثابت يبلغ 1.6 بار لمدة 15 دقيقة لضمان جو خامل طوال التفاعل.

2. توليف SiCL

  1. التحلل الحراري لتشكيل Na4Si4
    1. ابدأ فرن الأنبوب الأفقي القابل للبرمجة بدورة التلدين التالية.
      1. ارفع درجة الحرارة حتى تصل إلى هضبة 600 درجة مئوية بمعدل منحدر يبلغ 5 درجات مئوية / دقيقة. حافظ على درجة الحرارة هذه مستقرة عند 600 درجة مئوية لمدة 19 ساعة ، واترك النظام يبرد بشكل طبيعي لأكثر من 7 ساعات.
    2. عندما يعود الفرن والأنبوب إلى درجة حرارة الغرفة ، اغسل الأنبوب بتدفق مستمر للأرجون (≥ النقاء 99.9999٪).
  2. المعالجة الديناميكية عالية الفراغ
    1. انقل العينات التي تم الحصول عليها في أسرع وقت ممكن إلى أنبوب كوارتز وقم بتوصيلها بفرن التفريغ الديناميكي. تم تنظيف الأنبوب مسبقا عن طريق الشطف المتسلسل بالأسيتون والماء منزوع الأيونات ، متبوعا بالتجفيف بمسدس النيتروجين. تم الحفاظ على وقت التعرض للهواء المحيط أقل من 40 ثانية في بيئة معملية مع الحفاظ على الرطوبة النسبية أقل من 40٪ والتي وجد أنها تنتج أغشية قابلة للتكرار وغير ملوثة.
      1. بعد توصيل الأنبوب بنظام الضخ ، قم بالإخلاء أولا بالمضخة الأولية ، ثم قم بإشراك المضخة التوربينية حتى يتم الوصول إلى فراغ عال من 5 × 10-7 ملي بار.
    2. منحدر إلى 400 درجة مئوية على مدى 30 دقيقة ؛ عقد عند 400 درجة مئوية لمدة 4 ساعات ؛ ثم قم بإيقاف تشغيل الفرن الأنبوبي واترك العينة تبرد بشكل طبيعي إلى درجة حرارة الغرفة. بعد ذلك ، قم بتفريغ العينة من الفرن.

3. ما بعد العلاج

  1. الصحافة التلدين
    1. استخدم مكبس هيدروليكي يدوي على سطح الطاولة مزود بلوحين مربعين من الفولاذ المقاوم للصدأ (15 × 15 سم2) ونظام تسخين متكامل قادر على الوصول إلى درجات حرارة تصل إلى 300 درجة مئوية لعملية تلدين الضغط.
    2. ثبت اللوحة العلوية واستخدم القوة عن طريق رفع اللوحة السفلية. قم بتشغيل عملية الطباعة في جو محيط.
    3. ضع عينة clathrate السيليكون بين اللوحين داخل المكبس الحراري.
    4. ارفع اللوحة السفلية لزيادة القوة تدريجيا حتى يصل الضغط إلى قيمة حوالي 2 كيلو نيوتن.
    5. عندما تصل القوة إلى 2 كيلو نيوتن ، قم بزيادة درجة حرارة الصفيحتين المعدنيتين الملامسة للعينة إلى 250 درجة مئوية وحافظ عليها لمدة 30 دقيقة.
    6. أثناء الضغط الحراري ، اسمح للقوة بالزيادة تدريجيا من 2 كيلو نيوتن الأولي إلى حوالي 8.5 كيلو نيوتن بنهاية العملية.
    7. بعد 30 دقيقة ، توقف عن التسخين. قم بتطبيق التبريد السريع باستخدام نظام تدوير الماء البارد (20 درجة مئوية / دقيقة) حتى تعود درجة الحرارة إلى المحيط. حرر الضغط.
      ملاحظة: في نهاية العملية ، يتم تقليل السماكة ، المحددة من صور SEM المقطعية ، من 82 ميكرومتر إلى 31 ميكرومتر. يصل حجم حبيبات المادة المضغوطة إلى حوالي 200 نانومتر ، وهو أعلى بأربع مرات من حجم المادة المركبة.
  2. النقش الجاف
    1. نظف العينة بالتتابع باستخدام الأسيتون والأيزوبروبانول (IPA) ، ثم جففها بمسدس النيتروجين ، الذي ينفخ قطرات المذيبات المتبقية ويمنع تكوين البقايا.
    2. ضع العينة التي تم تنظيفها على القطب السفلي داخل نظام حفر RIE.
    3. قم بضخ الغرفة لأسفل للوصول إلى ضغط أساسي من 5 × 10-7 ملي بار.
    4. أدخل غاز النقش (SF6) في الغرفة بمعدل تدفق 50 سم مكعب.
      ملاحظة: يجب أن تمر جميع عادم SF6 من عمليات الحفر عبر نظام تخفيض. يحظر التنفيس المباشر للغلاف الجوي. يجب تنشيط جهاز الغسيل قبل بدء تدفق الغاز والحفاظ على تشغيله حتى اكتمال التطهير.
    5. اضبط درجة حرارة الركيزة على 5 درجات مئوية باستخدام نظام التبريد المدمج.
    6. أشعل البلازما عن طريق تطبيق طاقة 800 واط ICP لتوليد بلازما عالية الكثافة ، وقم في نفس الوقت بتطبيق طاقة RF 400 واط (13.56 ميجاهرتز) على القطب السفلي للتحكم في طاقة القصف الأيوني.
    7. قم بإجراء اختبارات الحفر بمدد 15 ثانية. في ظل هذه الظروف ، تم قياس معدل النقش ليكون 1 ميكرومتر دقيقة -1 على العينة المضغوطة.
    8. بعد النقش ، قم بإيقاف تشغيل كل من مصادر طاقة ICP و RF لإيقاف البلازما.
    9. قم بإخلاء غازات العملية المتبقية ، ثم قم بتنفيس الغرفة ببطء إلى الضغط الجوي.
  3. قم بإزالة العينة المحفورة من الغرفة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

استكشفت هذه الدراسة التطور الهيكلي والبصري لأفلام NaxSi 136 من النوع الثاني قبل وبعد الضغط على أفلام SiCL ونقشها ، باستخدام مزيج من حيود الأشعة السينية ، والتحليل الطيفي رامان ، وقياسات التلألؤ الضوئي. تتمثل الخطوة الأولى في التأكد من الحصول على المرحلة الصحيحة بعد التصنيع وبعد خطوات ما بعد المعالجة. يوضح الشكل 3 نمط حيود الأشعة السينية (XRD) θ-2θ (CuK α المصدر) والذي يؤكد تكوين مرحلة SiCL من النوع الثاني في كل من العينات الم...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

يتضمن تخليق أغشية سلاثرات السيليكون من النوع الثاني (NaxSi136) عبر طريقة التحلل الحراري المكونة من خطوتين خطوتين حاسمتين تحددان نجاح وجودة المادة النهائية. يعد التكوين الأولي لسلائف Na4Si4 Zintl محوريا (الشكل 1) ، لأنه يعمل كمرحلة وسيطة تفاعلية27. تتطلب هذه الخطوة تعرض رقاقة السيليكون لبخار الصوديوم تحت جو الأرجون الخامل. يعد ضمان التكوين الكامل والموحد ل Na4Si4

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

ويؤكد المؤلفون أنه ليس لديهم تضارب مالي في المصالح.

شكر وتقدير

تم دعم هذا البحث من قبل الوكالة الوطنية الفرنسية للبحوث (ANR) في إطار أفلام كلاثرات السيليكون الخارجية الغريبة (ANR-22-CE50-0025). يشكر المؤلفون منصة XRD الخاصة ب IPCMS وموظفي منصة C3Fab الخاصة ب ICube.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
أسيتونسيغما-ألدرتش32201-2.5L-M
زجاج محكم الإغلاقصنع خصيصا
التوازن التحليليسارتوريوس1409 001
السيكلوهكسان اللامائيثيرمو ساينتفيك11403087≥ نقاء 99٪
غاز الأرجونليندي غاس2890122 2010حجم الزجاجة S11 نقاء 99,9999٪
قلم ذو طرف ماسيشركة أكسفورد إنسترومنتس سارلT5357
مضخة التمرير الجافادواردزXDS10 
ايثانولVWR للكيماويات20821.365
فرن الأنابيب الأفقيةجيرو الكربوليتEST12150B-230SNفرن قابل للبرمجة
مكبس هيدروليكيروندوليدوي، على الطاولة، مع ألواح تدفئة
حمض الهيدروفلوريك (HF)VWR للكيماويات20319.29148٪ HF كان يصنع محلول 10٪ من الحجم
قارب من سبيكة إنكونيلأنالابAR900154 × 18 × 13.3 مم<سوب>3
إيزوبوبانولVWR للكيماويات20842.367
الصوديوم المعدنيالكيمياويات العلمية الحراريةL13285.24نقاء 99٪
أنبوب الكوارتزALC كوارتزصنع خصيصاالقطر الخارجي: 65.5 وما فوقه؛ 0.3 مم، القطر الداخلي: بين 57 و60 مم، الطول: 550 مم
نظام نقش RIEكوريال210IL
قاطع شفرة مجزأفاكوم844.S9PBعرض الشفرة 9 مم
رقاقة السيليكون (c-Si (001))BT إلكترونيكسمن المخزون525 وما فوق؛ 25 وميكرو؛ سماكة M، مصقولة على جانب واحد، ومضمعة بالحرف N (P) (001)
أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأهوسطردصنع خصيصايستخدم للتجميع المغلق، المادة SST304
سداسي فلوريد الكبريت (SF6)الهواء السائلP0964S05R0A001حجم الزجاجة S05 نقاء 99,9990٪
سلك تانتالوم (Ta)الكيمياويات العلمية الحرارية10349.G9قطره 0.5 مم ونقاء 99.95٪، وطوله الإجمالي 25 متر
مضخة توربوادواردزEXT255H

المراجع

  1. Akinwande, D., et al. Graphene and two-dimensional materials for silicon technology. Nature. 573 (7775), 507-518 (2019).
  2. Luo, W., Ma, Y., Gong, X., Xiang, H. Prediction of silicon-based layered structures for optoelectronic applications. J Am Chem Soc. 136 (45), 15992-15997 (2014).
  3. Huang, H., Du, W., Deng, H., Xiang, H. Aging-resistant, high-strength, reprocessable, and recyclable silicones through dynamic thiol-maleimide chemistry. Ind Eng Chem Res. 63 (35), 15373-15382 (2024).
  4. Liu, Y., et al. Advancements in low-density crystalline silicon allotropes. Appl Phys Lett. 126 (9), 090501(2025).
  5. Matsunami, H. Fundamental research on semiconductor SiC and its applications to power electronics. Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci. 96 (7), 235-254 (2020).
  6. Oh, Y. J., Lee, I. H., Kim, S., Lee, J., Chang, K. J. Dipole-allowed direct band gap silicon superlattices. Sci Rep. 5, 18086(2015).
  7. Battaglia, C., Cuevas, A., Wolf, S. D. High-efficiency crystalline silicon solar cells: status and perspectives. Energy Environ Sci. 9 (5), 1552-1576 (2016).
  8. Bi, Y., Xu, E., Strobel, T. A., Li, T. Formation of inclusion type silicon phases induced by inert gases. Commun Chem. 1 (1), 15(2018).
  9. Beekman, M., Wei, K., Nolas, G. S. Clathrates and beyond: low-density allotropy in crystalline silicon. Appl Phys Rev. 3 (4), 040804(2016).
  10. Vollondat, R., et al. Synthesis and characterization of silicon clathrates of type I Na8Si46 and type II NaxSi136 by thermal decomposition. J Alloys Compd. 903, 163967(2022).
  11. Smelyansky, V. I., Tse, J. S. The electronic structure of metallo-silicon clathrates NaxSi136 ( = 0, 4, 8, 16 and 24). Chem Phys Lett. 264 (5), 459-465 (1997).
  12. Yamanaka, S., Komatsu, M., Tanaka, M., Sawa, H., Inumaru, K. High-pressure synthesis and structural characterization of the type II clathrate compound Na30.5Si136 encapsulating two sodium atoms in the same silicon polyhedral cages. J Am Chem Soc. 136 (21), 7717-7725 (2014).
  13. Kanatzidis, M. G., Pöttgen, R., Jeitschko, W. The metal flux: A preparative tool for the exploration of intermetallic compounds. Angew Chem Int Ed Engl. 44 (43), 6996-7023 (2005).
  14. Liang, Y., et al. Synthesis of the clathrate-I phase Ba8−xSi46 redox reactions. Inorg Chem. 50 (10), 4523-4528 (2011).
  15. Stefanoski, S., Beekman, M., WongNg, W., Zavalij, P., Nolas, G. S. Simple approach for selective crystal growth of intermetallic clathrates. Chem Mater. 23 (6), 1491-1495 (2011).
  16. Stefanoski, S., Martin, J., Nolas, G. S. Low temperature transport properties and heat capacity of single-crystal Na8Si46. J Phys Condens Matter. 22 (48), 485404(2010).
  17. Beekman, M. Intrinsic electrical and thermal properties from single crystals of Na24Si136. Phys Rev Lett. 104 (1), 018301(2010).
  18. Fix, T., et al. Silicon clathrate films for photovoltaic applications. J Phys Chem C. 124 (28), 14972-14977 (2020).
  19. Bharwal, A. K., et al. Enhancing morphological and optoelectronic properties of silicon clathrate films through thermal press annealing and SF6 treatment. ACS Appl Energy Mater. 8 (3), 1752-1758 (2025).
  20. Kumar, R., et al. Synthesis and characterization of type II Ge-Si clathrate films for optoelectronic applications. Mater. 17 (2), 504(2024).
  21. Liu, Y., et al. Synthesis and characterization of type II silicon clathrate films with low Na concentration. Appl Phys Rev. 8 (4), 041408(2021).
  22. Martinez, A. D., et al. Synthesis of Group IV clathrates for photovoltaics. IEEE J Photovoltaics. 3 (4), 1305-1310 (2013).
  23. Beekman, M., et al. Framework contraction in Na-stuffed Si(cF136). Inorg Chem. 49 (12), 5338-5340 (2010).
  24. Bharwal, A. K., et al. Influence of sodium concentration on the optoelectronic properties of silicon clathrate films. ACS Appl Energy Mater. 7 (19), 8554-8561 (2024).
  25. Kume, T., et al. NaSi and Si clathrate prepared on Si substrate. Phys Status Solidi C. 10 (12), 1739-1741 (2013).
  26. Kume, T., Ohashi, F., Nonomura, S. Group IV clathrates for photovoltaic applications. Jpn J Appl Phys. 56 (5S1), 05DA05(2017).
  27. Ma, X., et al. A versatile low temperature synthetic route to Zintl phase precursors: Na4Si4, Na4Ge4 and K4Ge4 as examples. Dalton Trans. 46, 10250-10255 (2009).
  28. Vollondat, R., et al. Tunability of silicon clathrate film properties by controlled guest-occupation of their cages. J Chem Phys. 158 (16), 164709(2023).
  29. Kishimoto, K., Koda, S., Akai, K., Koyanagi, T. Thermoelectric properties of sintered type-II clathrates (K, Ba)24(Ga, Sn)136 with various carrier concentrations. J Appl Phys. 118 (12), 125103(2015).
  30. Liu, Y., et al. Formation of type II silicon clathrate with lithium guests through thermal diffusion. Inorg Chem. 62 (18), 6882-6892 (2023).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

الكلاترات من النوع الثانيالتحلل الحراريالنقش بالأيونات التفاعليةالكبس الحراريحيود الأشعة السينيةمطيافية رامانقياس التألق الضوئيالمجهر الإلكتروني الماسحالخواص الإلكترونية الضوئية
تصنيع وتحسين أفلام كلاذرات السيليكون من النوع الثاني
تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.