Name: Fabrication et optimisation de films de clathrate de silicium de type II (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-10-14T13:50:00.000+00:00
Duration: 6 min 53 s
Description: Découvrez la fabrication de films de clathrate de silicium de type II par recuit thermique double, sans boîte à gants. Cette méthode simple et économique améliore les propriétés des matériaux pour applications électroniques.

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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>Acétone</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>32201-2,5L-M</td><td></td></tr><tr><td>Verre hermétique</td><td></td><td>Sur mesure</td><td></td></tr><tr><td>Bilan analytique</td><td>Sartorius</td><td>1409 001</td><td></td></tr><tr><td>Cyclohexane anhydre</td><td>Thermo Scientific</td><td>11403087</td><td>&ge ; Pureté à 99 %</td></tr><tr><td>Gaz argon</td><td>LINDE GAS</td><td>2890122 2010</td><td>Taille de la bouteille S11Pureté 99,9999 %</td></tr><tr><td>Stylo à pointe de losange</td><td>Oxford Instruments Sarl</td><td>T5357</td><td></td></tr><tr><td>Pompe à scroll sec</td><td>Edwards</td><td>XDS10&nbsp ;</td><td></td></tr><tr><td>Éthanol</td><td>VWR Chemicals</td><td>20821.365</td><td></td></tr><tr><td>Four à tubes horizontaux</td><td>CARBOLITE GERO</td><td>EST12150B-230SN</td><td>Four programmable</td></tr><tr><td>Presse hydraulique</td><td>Rondol</td><td></td><td>Manuel, sur table, avec plaques chauffantes</td></tr><tr><td>Acide fluorhydrique (HF)</td><td>VWR Chemicals</td><td>20319.291</td><td>48 % d’HF servait à produire une solution à 10 % vol.</td></tr><tr><td>Bateau en alliage Inconel</td><td>ANALAB</td><td>AR9001</td><td>54 x 18 x 13,3 mm3</td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>VWR Chemicals</td><td>20842.367</td><td></td></tr><tr><td>Sodium métallique</td><td>Thermo-Sciences Chimiques</td><td>L13285.24</td><td>Pureté à 99 %</td></tr><tr><td>Tube en quartz</td><td>ALC Quartz</td><td>Sur mesure</td><td>diamètre externe : 65,5 & plusmn ; 0,3 mm, diamètre interne : entre 57 et 60 mm, longueur : 550 mm</td></tr><tr><td>Système de gravure RIE</td><td>CORIAL</td><td>210IL</td><td></td></tr><tr><td>Coupe-lame segmentée</td><td>Facom</td><td>844.S9PB</td><td>Largeur de pale de 9 mm</td></tr><tr><td>Plaquette de silicium (c-Si (001))</td><td>BT Electronics</td><td>à partir de l’action</td><td>525 & plusmn ; 25 & micro ; m épaisseur, silicium poli sur un seul côté, dopé (P) (001)</td></tr><tr><td>Tube en acier inoxydable</td><td>Hositrad</td><td>Sur mesure</td><td>Utilisé pour un assemblage scellé, matériau SST304</td></tr><tr><td>Hexafluorure de soufre (SF6)</td><td>Air Liquide</td><td>P0964S05R0A001</td><td>Taille de la bouteille S05 pureté 99,9990 %</td></tr><tr><td>Fil de tantale (Ta)</td><td>Thermo-Sciences Chimiques</td><td>10349.G9</td><td>0,5 mm de diamètre, 99,95 % de pureté, 25 m au total</td></tr><tr><td>Turbopompe</td><td>Edwards</td><td>EXT255H</td><td></td></tr></tbody></table>

fabrication et optimisation de films de clathrate de silicium de type ii

Fabrication and Optimization of Type II Silicon Clathrate Films

Fabrication et optimisation de films de clathrate de silicium de type II

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

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Chimie

Base de silicium polycristallin en couches minces sur des cellules solaires en verre sont fabriqués par dépôt de couches de bore et de silicium dopé phosphore suivies par passivation défaut de cristallisation, et la métallisation. Plasmonique de blocage de lumière est introduit en formant nanoparticules Ag sur la surface cellulaire de silicium coiffé avec un réflecteur diffus résultant dans l'amélioration de ~ 45% photocourant.

Base de silicium polycristallin à couche mince des cellules solaires avec plasmonique amélioré par Light-piégeage

Nous décrivons l'utilisation de dépôt laser pulsé (PLD), techniques de photolithographie et de fil-liaison pour créer une échelle micrométrique dispositifs d'oxydes complexes. Le PLD est utilisée pour faire pousser des couches minces épitaxiales. techniques de photolithographie et wire-bonding sont introduits pour créer des dispositifs pratiques à des fins de mesure.

Fabrication d&#39;oxydes complexes spatialement confinés

Un procédé de collage permanent de deux plaquettes de silicium de manière à réaliser une enceinte uniforme est décrit. Cela comprend la préparation des plaquettes, le nettoyage, le collage RT et les processus de recuit. Les plaquettes collées résultantes (cellules) ont une uniformité d’enceinte ~1%1,2. La géométrie résultante permet de mesurer des liquides et des gaz confinés.

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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.

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Par le biais de la sulfuration de métaux de transition antérieur, Hétéro-structures en cristal 2D de grande surface et verticale peuvent être fabriqués. Le film transfert et les procédures de fabrication de dispositif sont également illustrés dans ce rapport.

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Nous présentons une méthode détaillée pour fabriquer un tableau déformable du phototransistor Mikael latéral pour les capteurs d’images courbes. Le tableau de phototransistor avec une forme de mailles ouvertes, qui se compose des îles de silicium mince et interconnexions métalliques extensibles, apporte souplesse et extensibilité. L’analyseur de paramètre caractérise les propriétés électriques du phototransistor fabriqué.

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Le calcul théorique et la vérification expérimentale sont proposés pour une réduction de la densité de dislocation du filetage (TD) dans les couches épitaxiales de germanium avec des vides semi-cylindriques sur silicium. Les calculs basés sur l’interaction des TD et de la surface via la force d’image, les mesures TD et les observations de TD au microscope électronique à transmission sont présentés.

Calcul théorique et vérification expérimentale pour la réduction de la dislocation dans les couches épitaxiales de germanium avec vides semi-cylindriques sur silicium

Ce travail présente des protocoles de microfabrication pour la réalisation de cavités et de piliers avec des profils de reentrant et doublement réentrants sur les plaquettes SiO2/Si utilisant la photolithographie et la gravure sèche. Les surfaces microtexturées résultantes démontrent la répulsivité liquide remarquable, caractérisée par le piégeage à long terme robuste de l’air sous les liquides mouillants, en dépit de la wettability intrinsèque de la silice.

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Ces travaux présentent un protocole détaillé pour la microfabrication du porte-à-faux nanostructuré de α quartz sur un substrat technologique silicon-on-isolateur (SOI) à partir de la croissance épitaxique du film de quartz avec la méthode de revêtement de trempette, puis la nanostructuration du film mince par lithographie nanoimprint.

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Le présent protocole décrit la cristallisation de cristaux de glace microscopiques et d’hydrates de clathrate dans des dispositifs microfluidiques, permettant l’échange de liquides autour des cristaux formés. Cela offre des possibilités inégalées pour examiner le processus de cristallisation et les mécanismes de liaison des inhibiteurs.

Une approche microfluidique pour l’étude de la cristallisation de la glace et de l’hydrate de clathrate

Cet article retrace le cycle de vie d’un résonateur à membrane en nitrure de silicium, de la conception à la caractérisation en passant par la fabrication.

Fabrication et caractérisation de résonateurs à membrane en nitrure de silicium à haut Q

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Fabrication et optimisation de films de clathrate de silicium de type II

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