Préparation de macroporeuses Épitaxial Quartz Films de silicium par dépôt chimique Solution

Résumé

Un protocole est présenté pour la préparation de films épitaxiaux macroporeux piézoélectriques de quartz sur silicium par chimie de solution par trempage et traitements thermiques dans l’air.

Résumé

Ce travail décrit le protocole détaillé de préparation de films de quartz épitaxial macroporeux piézoélectriques sur des substrats de silicium(100). Il s’agit d’un procédé en trois étapes basé sur la préparation d’un sol dans une synthèse en un seul pot, qui est suivie du dépôt d’un film de gel sur des substrats Si(100) par auto-assemblage induit par évaporation à l’aide de la technique de dip-coating, et se termine par un traitement thermique du matériau pour induire la cristallisation du gel et la croissance du film de quartz. La formation d’un gel de silice est basée sur la réaction d’un orthosilicate tétraéthyle et de l’eau, catalysée par le HCl, dans l’éthanol. Cependant, la solution contient deux composants supplémentaires qui sont essentiels pour la préparation de films de quartz épitaxial mésoporeux à partir de ces gels de silice enduits par trempage sur Si. Les ions alcalino-terreux, comme le Sr²⁺, agissent comme des agents de fusion du verre qui facilitent la cristallisation de la silice et, en combinaison avec le bromure de cétyle triméthylammonium (CTAB), la matrice amphiphile forme une séparation de phase responsable de la macroporosité des films. La bonne adéquation entre les paramètres des cellules de quartz et de silicium est également essentielle dans la stabilisation du quartz par rapport aux autres polymorphes de SiO₂ et est à l’origine de la croissance épitaxiale.

Introduction

Quand un matériau piézoélectrique comme α-quartz est soumis à une tension de polarisation il subit une déformation mécanique. Si ce matériau est poreux, ces changements de volume peuvent conduire à l'expansion des pores ou de contraction, la création d'un système sensible similaire à ce qui peut être observé à vivre organites biologiques. ¹ déformable poreuse α-quartz a été produite en utilisant la microfabrication, ^{2, mais} ces techniques ne peuvent pas encore produire des structures de pores 3-D, et des diamètres de pores sont de l'ordre de plusieurs centaines de nanomètres. La cristallisation de la silice amorphe structuré a été en....

Protocole

1. Préparation du Sol

1. Préparer une solution d'orthosilicate de tétraéthyle préhydrolysé (TEOS), le jour avant la préparation des films de gel dans une hotte de laboratoire dans lequel une balance de laboratoire et d'un agitateur magnétique sont placés. Dans cette étape et dans le protocole de porter une blouse de laboratoire, des gants et des lunettes de sécurité.
   1. Dans un bécher de 50 ml contenant une barre d'agitation magnétique revêtu de Téflon pèse 1,68 g de CTAB, ajouter 48,13 ml d'éthanol et 3,00 ml de HCl 35%, couvrir le bécher avec un verre de montre et mélanger jusqu'à ce que le CTAB est complètement dissous.
   2. ....

Résultats

Le déroulement de la synthèse matériau a été contrôlée par la surveillance des aspects différents. Après le processus de revêtement par immersion, on peut observer l'aspect des films, l'apparition éventuelle de structures de diffraction dans le spot réfléchie d'un laser vert et de la microscopie électronique à balayage (MEB) des images en mode rétrodiffusion des électrons (figure 1A-B). Après le processus de cristallisation, il est important d'enregistrer.......

Discussion

La méthode présentée est une approche bottom-up pour produire des films de quartz macroporeuses sur Si. Par rapport à la méthode standard de production de films de quartz, une technologie de haut en bas basé sur la coupe et le polissage de gros cristaux hydrothermique cultivées, la méthode décrite dans le protocole permet d'obtenir des films beaucoup plus minces avec des épaisseurs comprises entre 150 et 450 nm, qui peuvent être contrôlées avec le le taux de retrait. Tous les détails expérimentaux concernant le cont.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Coucheuse par immersion	Nadetech  ;	ND-DC 11/150  ;
Four	Nabertherm  ;	R 50/250/12
Microscope à force atomique	Agilent  ;	5500 LS
Plaquettes de silicium	SHE Europe Ltd.
SrCl2· ; 6H2O	Aldrich	13909
CTAB	Aldrich	H5582
Éthanol Absolu  ;	Aldrich	161086
HCl 35 % solution	PanReac	721019
TEOS	Aldrich	131903