Name: Fabricación y optimización de películas de clatrato de silicio tipo II (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-10-14T13:50:00.000+00:00
Duration: 6 min 53 s
Description: Aprende a fabricar películas de clatrato de silicio tipo II mediante un método de recocido térmico doble accesible y económico. Esta técnica simplificada no requiere caja de guantes y mejora las propiedades del material para aplicaciones electrónicas.

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<ol><li>Akinwande, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene+and+two-dimensional+materials+for+silicon+technology%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Graphene and two-dimensional materials for silicon technology.</a> Nature. 573 (7775), 507-518 (2019).</li>
<li>Luo, W., Ma, Y., Gong, X., Xiang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prediction+of+silicon-based+layered+structures+for+optoelectronic+applications%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Chem+Soc%22%5BJournal%5D)">Prediction of silicon-based layered structures for optoelectronic applications.</a> J Am Chem Soc. 136 (45), 15992-15997 (2014).</li>
<li>Huang, H., Du, W., Deng, H., Xiang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aging-resistant%2C+high-strength%2C+reprocessable%2C+and+recyclable+silicones+through+dynamic+thiol-maleimide+chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Ind+Eng+Chem+Res%22%5BJournal%5D)">Aging-resistant, high-strength, reprocessable, and recyclable silicones through dynamic thiol-maleimide chemistry.</a> Ind Eng Chem Res. 63 (35), 15373-15382 (2024).</li>
<li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advancements+in+low-density+crystalline+silicon+allotropes%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Phys+Lett%22%5BJournal%5D)">Advancements in low-density crystalline silicon allotropes.</a> Appl Phys Lett. 126 (9), 090501(2025).</li>
<li>Matsunami, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fundamental+research+on+semiconductor+SiC+and+its+applications+to+power+electronics%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Jpn+Acad+Ser+B+Phys+Biol+Sci%22%5BJournal%5D)">Fundamental research on semiconductor SiC and its applications to power electronics.</a> Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci. 96 (7), 235-254 (2020).</li>
<li>Oh, Y. J., Lee, I. H., Kim, S., Lee, J., Chang, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dipole-allowed+direct+band+gap+silicon+superlattices%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Dipole-allowed direct band gap silicon superlattices.</a> Sci Rep. 5, 18086(2015).</li>
<li>Battaglia, C., Cuevas, A., Wolf, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-efficiency+crystalline+silicon+solar+cells%3A+status+and+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Environ+Sci%22%5BJournal%5D)">High-efficiency crystalline silicon solar cells: status and perspectives.</a> Energy Environ Sci. 9 (5), 1552-1576 (2016).</li>
<li>Bi, Y., Xu, E., Strobel, T. A., Li, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+inclusion+type+silicon+phases+induced+by+inert+gases%5BTitle%5D)+AND+%22Commun+Chem%22%5BJournal%5D)">Formation of inclusion type silicon phases induced by inert gases.</a> Commun Chem. 1 (1), 15(2018).</li>
<li>Beekman, M., Wei, K., Nolas, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clathrates+and+beyond%3A+low-density+allotropy+in+crystalline+silicon%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Phys+Rev%22%5BJournal%5D)">Clathrates and beyond: low-density allotropy in crystalline silicon.</a> Appl Phys Rev. 3 (4), 040804(2016).</li>
<li>Vollondat, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+characterization+of+silicon+clathrates+of+type+I+Na8Si46+and+type+II+NaxSi136+by+thermal+decomposition%5BTitle%5D)+AND+%22J+Alloys+Compd%22%5BJournal%5D)">Synthesis and characterization of silicon clathrates of type I Na8Si46 and type II NaxSi136 by thermal decomposition.</a> J Alloys Compd. 903, 163967(2022).</li>
<li>Smelyansky, V. I., Tse, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+electronic+structure+of+metallo-silicon+clathrates+NaxSi136%C2%A0%28+%3D+0%2C+4%2C+8%2C+16+and+24%29%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Phys+Lett%22%5BJournal%5D)">The electronic structure of metallo-silicon clathrates NaxSi136 ( = 0, 4, 8, 16 and 24).</a> Chem Phys Lett. 264 (5), 459-465 (1997).</li>
<li>Yamanaka, S., Komatsu, M., Tanaka, M., Sawa, H., Inumaru, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-pressure+synthesis+and+structural+characterization+of+the+type+II+clathrate+compound+Na30.5Si136+encapsulating+two+sodium+atoms+in+the+same+silicon+polyhedral+cages%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Chem+Soc%22%5BJournal%5D)">High-pressure synthesis and structural characterization of the type II clathrate compound Na30.5Si136 encapsulating two sodium atoms in the same silicon polyhedral cages.</a> J Am Chem Soc. 136 (21), 7717-7725 (2014).</li>
<li>Kanatzidis, M. G., Pöttgen, R., Jeitschko, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+metal+flux%3A+A+preparative+tool+for+the+exploration+of+intermetallic+compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Angew+Chem+Int+Ed+Engl%22%5BJournal%5D)">The metal flux: A preparative tool for the exploration of intermetallic compounds.</a> Angew Chem Int Ed Engl. 44 (43), 6996-7023 (2005).</li>
<li>Liang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+the+clathrate-I+phase+Ba8%E2%88%92xSi46+redox+reactions%5BTitle%5D)+AND+%22Inorg+Chem%22%5BJournal%5D)">Synthesis of the clathrate-I phase Ba8−xSi46 redox reactions.</a> Inorg Chem. 50 (10), 4523-4528 (2011).</li>
<li>Stefanoski, S., Beekman, M., WongNg, W., Zavalij, P., Nolas, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simple+approach+for+selective+crystal+growth+of+intermetallic+clathrates%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Mater%22%5BJournal%5D)">Simple approach for selective crystal growth of intermetallic clathrates.</a> Chem Mater. 23 (6), 1491-1495 (2011).</li>
<li>Stefanoski, S., Martin, J., Nolas, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low+temperature+transport+properties+and+heat+capacity+of+single-crystal+Na8Si46%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Condens+Matter%22%5BJournal%5D)">Low temperature transport properties and heat capacity of single-crystal Na8Si46.</a> J Phys Condens Matter. 22 (48), 485404(2010).</li>
<li>Beekman, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intrinsic+electrical+and+thermal+properties+from+single+crystals+of+Na24Si136%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+Lett%22%5BJournal%5D)">Intrinsic electrical and thermal properties from single crystals of Na24Si136.</a> Phys Rev Lett. 104 (1), 018301(2010).</li>
<li>Fix, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicon+clathrate+films+for+photovoltaic+applications%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Chem+C%22%5BJournal%5D)">Silicon clathrate films for photovoltaic applications.</a> J Phys Chem C. 124 (28), 14972-14977 (2020).</li>
<li>Bharwal, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancing+morphological+and+optoelectronic+properties+of+silicon+clathrate+films+through+thermal+press+annealing+and+SF6+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl+Energy+Mater%22%5BJournal%5D)">Enhancing morphological and optoelectronic properties of silicon clathrate films through thermal press annealing and SF6 treatment.</a> ACS Appl Energy Mater. 8 (3), 1752-1758 (2025).</li>
<li>Kumar, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+characterization+of+type+II+Ge-Si+clathrate+films+for+optoelectronic+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Mater%22%5BJournal%5D)">Synthesis and characterization of type II Ge-Si clathrate films for optoelectronic applications.</a> Mater. 17 (2), 504(2024).</li>
<li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+characterization+of+type+II+silicon+clathrate+films+with+low+Na+concentration%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Phys+Rev%22%5BJournal%5D)">Synthesis and characterization of type II silicon clathrate films with low Na concentration.</a> Appl Phys Rev. 8 (4), 041408(2021).</li>
<li>Martinez, A. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+Group+IV+clathrates+for+photovoltaics%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+J+Photovoltaics%22%5BJournal%5D)">Synthesis of Group IV clathrates for photovoltaics.</a> IEEE J Photovoltaics. 3 (4), 1305-1310 (2013).</li>
<li>Beekman, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Framework+contraction+in+Na-stuffed+Si%28cF136%29%5BTitle%5D)+AND+%22Inorg+Chem%22%5BJournal%5D)">Framework contraction in Na-stuffed Si(cF136).</a> Inorg Chem. 49 (12), 5338-5340 (2010).</li>
<li>Bharwal, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+sodium+concentration+on+the+optoelectronic+properties+of+silicon+clathrate+films%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl+Energy+Mater%22%5BJournal%5D)">Influence of sodium concentration on the optoelectronic properties of silicon clathrate films.</a> ACS Appl Energy Mater. 7 (19), 8554-8561 (2024).</li>
<li>Kume, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NaSi+and+Si+clathrate+prepared+on+Si+substrate%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Status+Solidi+C%22%5BJournal%5D)">NaSi and Si clathrate prepared on Si substrate.</a> Phys Status Solidi C. 10 (12), 1739-1741 (2013).</li>
<li>Kume, T., Ohashi, F., Nonomura, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Group+IV+clathrates+for+photovoltaic+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Jpn+J+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Group IV clathrates for photovoltaic applications.</a> Jpn J Appl Phys. 56 (5S1), 05DA05(2017).</li>
<li>Ma, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+versatile+low+temperature+synthetic+route+to+Zintl+phase+precursors%3A+Na4Si4%2C+Na4Ge4%C2%A0and+K4Ge4%C2%A0as+examples%5BTitle%5D)+AND+%22Dalton+Trans%22%5BJournal%5D)">A versatile low temperature synthetic route to Zintl phase precursors: Na4Si4, Na4Ge4 and K4Ge4 as examples.</a> Dalton Trans. 46, 10250-10255 (2009).</li>
<li>Vollondat, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunability+of+silicon+clathrate+film+properties+by+controlled+guest-occupation+of+their+cages%5BTitle%5D)+AND+%22J+Chem+Phys%22%5BJournal%5D)">Tunability of silicon clathrate film properties by controlled guest-occupation of their cages.</a> J Chem Phys. 158 (16), 164709(2023).</li>
<li>Kishimoto, K., Koda, S., Akai, K., Koyanagi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermoelectric+properties+of+sintered+type-II+clathrates+%28K%2C+Ba%2924%28Ga%2C+Sn%29136+with+various+carrier+concentrations%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Thermoelectric properties of sintered type-II clathrates (K, Ba)24(Ga, Sn)136 with various carrier concentrations.</a> J Appl Phys. 118 (12), 125103(2015).</li>
<li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+type+II+silicon+clathrate+with+lithium+guests+through+thermal+diffusion%5BTitle%5D)+AND+%22Inorg+Chem%22%5BJournal%5D)">Formation of type II silicon clathrate with lithium guests through thermal diffusion.</a> Inorg Chem. 62 (18), 6882-6892 (2023).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Acetona</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>32201-2.5L-M</td><td></td></tr><tr><td>Vidrio hermético</td><td></td><td>Hechos a medida</td><td></td></tr><tr><td>Balance analítico</td><td>Sartorio</td><td>1409 001</td><td></td></tr><tr><td>Ciclohexano anhidro</td><td>Termo Científica</td><td>11403087</td><td>&ge; 99% de pureza</td></tr><tr><td>Gas argón</td><td>LINDE GAS</td><td>2890122 2010</td><td>Tamaño de la botella S11Pureza 99,9999%</td></tr><tr><td>Bolígrafo con punta de diamante</td><td>Oxford Instruments Sarl</td><td>T5357</td><td></td></tr><tr><td>Bomba de scroll seco</td><td>Edwards</td><td>XDS10&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Etanol</td><td>VWR Chemicals</td><td>20821.365</td><td></td></tr><tr><td>Horno de tubos horizontales</td><td>CARBOLITE GERO</td><td>EST12150B-230SN</td><td>Horno programable</td></tr><tr><td>Prensa hidráulica</td><td>Rondol</td><td></td><td>Manual, sobre mesa, con placas calefactoras</td></tr><tr><td>Ácido fluorhídrico (HF)</td><td>VWR Chemicals</td><td>20319.291</td><td>Un 48% de HF se usaba para producir una solución al 10% vol.</td></tr><tr><td>Barco de aleación Inconel</td><td>ANALAB</td><td>AR9001</td><td>54 x 18 x 13,3 mm3</up></td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>VWR Chemicals</td><td>20842.367</td><td></td></tr><tr><td>Sodio metálico</td><td>Química Termocientífica</td><td>L13285.24</td><td>99% de pureza</td></tr><tr><td>Tubo de cuarzo</td><td>ALC Quartz</td><td>Hechos a medida</td><td>diámetro externo: 65,5 y más; 0,3 mm, diámetro interno: entre 57 y 60 mm, longitud: 550 mm</td></tr><tr><td>Sistema de grabado RIE</td><td>CORIAL</td><td>210IL</td><td></td></tr><tr><td>Cortador de hoja segmentada</td><td>Facom</td><td>844.S9PB</td><td>Ancho de hoja de 9 mm</td></tr><tr><td>Oblea de silicio (c-Si (001))</td><td>BT Electronics</td><td>de la herencia</td><td>525 y másmn; 25 & micro; m espesor, silicio dopado con n (P) pulido en un solo lado,</td></tr><tr><td>Tubo de acero inoxidable</td><td>Hositrad</td><td>Hechos a medida</td><td>Usado para ensamblaje sellado, material SST304</td></tr><tr><td>Hexafluoruro de azufre (SF6)</td><td>Air Liquide</td><td>P0964S05R0A001</td><td>Tamaño de botella S05 pureza 99,9990%</td></tr><tr><td>Alambre de tántalo (Ta)</td><td>Química Termocientífica</td><td>10349.G9</td><td>0,5 mm de diámetro 99,95% pureza, 25 m en total</td></tr><tr><td>Turbobomba</td><td>Edwards</td><td>EXT255H</td><td></td></tr></tbody></table>

fabricación y optimización de películas de clatrato de silicio tipo ii

Fabrication and Optimization of Type II Silicon Clathrate Films

Fabricación y optimización de películas de clatrato de silicio tipo II

Silicon clathrates (SiCL) are a class of cage-structured materials with tuneable optoelectronic properties, offering significant potential for ...

fabrication-and-optimization-of-type-ii-silicon-clathrate-films

Research

Investigación

JoVE Journal

Chemistry

Química

Policristalinos de silicio de película delgada de células solares sobre vidrio se fabrican por la deposición de capas de boro y fósforo de silicio dopadas seguido por pasivación defecto de cristalización, y metalización. Plasmónica luz que atrapa se introduce mediante la formación de nanopartículas de Ag en la superficie celular de silicio tapado con un reflector difuso que resulta en la mejora ~ fotocorriente 45%.

De silicio policristalino película delgada de células solares con plasmónica mejorada luz que atrapa

Se describe el uso de la deposición de láser pulsado (PLD), técnicas de fotolitografía y de alambre de unión para crear escala óxidos complejos dispositivos micrométricos. El PLD se utiliza para crecer películas delgadas epitaxiales. Técnicas de fotolitografía y el alambre de unión se introducen para crear dispositivos prácticos para efectos de su valoración.

La fabricación de óxidos complejos espacialmente confinados

Se describe un método para unir permanentemente dos obleas de silicio con el fin de realizar un recinto uniforme. Esto incluye la preparación de obleas, la limpieza, la unión RT y los procesos de recocido. Las obleas (células) enlazadas resultantes tienen uniformidad de recinto ~1%1,2. La geometría resultante permite mediciones de líquidos y gases confinados.

Fabricación De Cavidades Uniformes A Nanoescala A Través De La Unión Directa De Obleas De Silicio

Se presenta un protocolo para la preparación de películas epitaxiales macroporosas piezoeléctricas de cuarzo sobre silicio mediante química en solución utilizando recubrimiento por inmersión y tratamientos térmicos en aire.

Preparación de macroporosas Epitaxial cuarzo Films en silicio por la solución de deposición química

A través el sulfurization previamente depositados de metales de transición, se pueden fabricar cristal 2D área grande y vertical hetero-estructuras. Película de transferencia de los procedimientos de fabricación del dispositivo se demuestran también en este informe.

Preparación de gran superficie 2D cristal Hetero-estructuras verticales por el Sulfurization de películas de Metal de la transición para la fabricación de dispositivos

Se presenta un detallado método para fabricar un deformable lateral NIPIN fototransistor arreglo de discos para sensores de imagen curvada. La matriz de fototransistor con una forma de malla abierta, que está compuesto por islas de silicio fino y elásticos interconectores metálicos, proporciona flexibilidad y elasticidad. El analizador de parámetro caracteriza la propiedad eléctrica del fototransistor fabricado.

Fabricación del Sensor de imagen Flexible basado en Lateral NIPIN fototransistores

Se propone el cálculo teórico y la verificación experimental para una reducción de la densidad de dislocación de roscado (TD) en capas epitaxiales de germanio con huecos semicilíndricos en silicio. Se presentan cálculos basados en la interacción de TD y superficie a través de la fuerza de imagen, mediciones de TD y observaciones de microscopio electrónico de transmisión de TD.

Cálculo teórico y verificación experimental para la reducción de la dislocación en capas epitaxiales de germanio con huecos semicilíndricos en silicio

Este trabajo presenta protocolos de microfabricación para lograr cavidades y pilares con perfiles reentrantes y doblemente reentrantes en wafers SiO2/Si utilizando fotolitografía y grabado en seco. Las superficies microtexturizadas resultantes demuestran una notable repelencia líquida, caracterizada por una sólida atrapadura a largo plazo del aire bajo líquidos humectantes, a pesar de la humectabilidad intrínseca de la sílice.

Renderización de superficies SiO2/Si omnifóbicas por el tallado microtexturas que atrapan el gas que comprende cavidades o pilares reentrantes y doblemente reentrantes

Este trabajo presenta un protocolo detallado para la microfabricación de voladizo de α-cuarzo nanoestructurado en un sustrato de tecnología Silicio-On-Insulator (SOI) a partir del crecimiento epitaxial de la película de cuarzo con el método de recubrimiento dip y luego la nanoestructuración de la película delgada a través de la litografía de nanoimimpresión.

Películas epitaxiales nanoestructuradas α-cuarzo sobre silicio: del material a los nuevos dispositivos

El presente protocolo describe la cristalización de cristales de hielo microscópicos e hidratos de clatrato en dispositivos microfluídicos, lo que permite el intercambio de líquidos alrededor de los cristales formados. Esto proporciona posibilidades sin precedentes para examinar el proceso de cristalización y los mecanismos de unión de los inhibidores.

Un enfoque microfluídico para el estudio de la cristalización de hidratos de hielo y clatrato

Este artículo rastrea el ciclo de vida de un resonador de membrana de nitruro de silicio, desde el diseño hasta la caracterización hasta la fabricación y la fabricación.

Fabricación y caracterización de resonadores de membrana de nitruro de silicio de alta calidad

Aprende a fabricar películas de clatrato de silicio tipo II mediante un método de recocido térmico doble accesible y económico. Esta técnica simplificada no requiere caja de guantes y mejora las propiedades del material para aplicaciones electrónicas.

Fabricación y optimización de películas de clatrato de silicio tipo II

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