Name: Fabbricazione e ottimizzazione di film di clatrato di silicio di tipo II (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-10-14T13:50:00.000+00:00
Duration: 6 min 53 s
Description: Scopri la sintesi di film di clatrato di silicio tipo II mediante doppio ricottura termica, un metodo semplice ed economico che non richiede glove box. Questo protocollo facilita la ricerca su materiali semiconduttori innovativi.

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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>Acetone</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>32201-2.5L-M</td><td></td></tr><tr><td>Vetro ermetico</td><td></td><td>Realizzati su misura</td><td></td></tr><tr><td>Bilanciamento analitico</td><td>Sartorius</td><td>1409 001</td><td></td></tr><tr><td>Cicloesano anidro</td><td>Thermo Scientific</td><td>11403087</td><td>&ge; 99% di purezza</td></tr><tr><td>Gas argon</td><td>LINDE GAS</td><td>2890122 2010</td><td>Dimensione della bottiglia S11Purezza 99,9999%</td></tr><tr><td>Penna con punta di diamante</td><td>Oxford Instruments Sarl</td><td>T5357</td><td></td></tr><tr><td>Pompa a scorrimento secco</td><td>Edwards</td><td>XDS10&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Etanolo</td><td>VWR Chemicals</td><td>20821.365</td><td></td></tr><tr><td>Forno a tubi orizzontali</td><td>CARBOLITE GERO</td><td>EST12150B-230SN</td><td>Forno programmabile</td></tr><tr><td>Pressa idraulica</td><td>Rondol</td><td></td><td>Manuale, a tavolo, con piastre riscaldanti</td></tr><tr><td>Acido fluoridrico (HF)</td><td>VWR Chemicals</td><td>20319.291</td><td>Un HF al 48% veniva usato per produrre una soluzione al 10% di volumi</td></tr><tr><td>Barca in lega Inconel</td><td>ANALAB</td><td>AR9001</td><td>54 x 18 x 13,3 mm3</td></tr><tr><td>Isopropanolo</td><td>VWR Chemicals</td><td>20842.367</td><td></td></tr><tr><td>Sodio metallico</td><td>Chimici Termoscientifici</td><td>L13285.24</td><td>99% di purezza</td></tr><tr><td>Tubolo di quarzo</td><td>ALC Quartz</td><td>Realizzati su misura</td><td>diametro esterno: 65,5 &plusmn; 0,3 mm, diametro interno: tra 57 e 60 mm, lunghezza: 550 mm</td></tr><tr><td>Sistema di incisione RIE</td><td>CORIAL</td><td>210IL</td><td></td></tr><tr><td>Taglialame segmentate</td><td>Facom</td><td>844.S9PB</td><td>Larghezza della pale di 9 mm</td></tr><tr><td>Cialda al silicio (c-Si (001))</td><td>BT Electronics</td><td>da stock</td><td>525 e plusmn; 25 & micro; Silicio (P) dopato, spesso m</td></tr><tr><td>Tubo in acciaio inox</td><td>Hositrad</td><td>Realizzati su misura</td><td>Utilizzato per assemblaggio sigillato, materiale SST304</td></tr><tr><td>Esafluoruro di zolfo (SF6)</td><td>Air Liquide</td><td>P0964S05R0A001</td><td>Dimensione della bottiglia S05 purezza 99,9990%</td></tr><tr><td>Filo di tantalo (Ta)</td><td>Chimici Termoscientifici</td><td>10349.G9</td><td>0,5 mm di diametro 99,95% di purezza, 25 m in totale</td></tr><tr><td>Turbopompa</td><td>Edwards</td><td>EXT255H</td><td></td></tr></tbody></table>

fabbricazione e ottimizzazione di film di clatrato di silicio di tipo ii

Fabrication and Optimization of Type II Silicon Clathrate Films

Fabbricazione e ottimizzazione di film di clatrato di silicio di tipo II

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

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Chimica

In silicio policristallino a film sottile celle solari su vetro sono fabbricati dalla deposizione di strati di silicio drogati con boro e fosforo, seguita da cristallizzazione, passivazione difetto e metallizzazione. Plasmonici luce trapping viene introdotto formando nanoparticelle Ag sulla superficie cellulare di silicio ricoperto con un riflettore diffuso conseguente miglioramento fotocorrente ~ 45%.

Celle in silicio policristallino solari a film sottile con plasmoniche-enhanced Light-trapping

Descriviamo l'uso di deposizione a laser pulsato (PLD), fotolitografia e tecniche di wire-bonding per creare micrometro scala complessi dispositivi di ossidi. La PLD è utilizzato per crescere film sottili epitassiali. Tecniche di fotolitografia e wire-bonding vengono introdotti per creare dispositivi pratici per scopi di misurazione.

Fabbricazione di ossidi complessi spazialmente confinati

Viene descritto un metodo per legare permanentemente due wafer di silicio in modo da realizzare un involucro uniforme. Ciò include i processi di preparazione, pulizia, incollaggio RT e ricottura del wafer. I wafer legati risultanti (cellule) hanno uniformità di involucro ~1%1,2. La geometria risultante consente di misurazioni di liquidi e gas confinati.

Fabbricazione di cavità uniformi su nanoscala tramite silicon direct wafer bonding

Viene presentato un protocollo per la preparazione di film epitassiali macroporosi piezoelettrici di quarzo su silicio mediante chimica in soluzione utilizzando il rivestimento per immersione e trattamenti termici in aria.

Preparazione di macroporosi Epitassiali Films quarzo su silicio da Solution Chemical Deposition

Attraverso il sulfurization pre-depositati dei metalli di transizione, etero-strutture di grande superficie e verticale 2D cristallo possono essere fabbricate. La pellicola di trasferimento e procedure di fabbricazione del dispositivo sono anche dimostrate in questo rapporto.

Preparazione di grande superficie 2D cristallo etero-strutture verticali attraverso il Sulfurization di film di metalli di transizione per la fabbricazione di dispositivi

Presentiamo un metodo dettagliato per fabbricare una matrice di fototransistor Paola deformabile laterale per sensori di immagine curvo. La matrice di fototransistor con una forma di mesh a trama larga, che si compone di isole di silicio sottile ed estensibile in metallo interconnettori, fornisce flessibilità ed elasticità. L'analizzatore di parametro caratterizza la proprietà elettrica del fabbricato fototransistor.

Fabbricazione di sensore di immagine flessibile basato su Francesca laterale fototransistori

Il calcolo teorico e la verifica sperimentale sono proposti per una riduzione della densità di dislocazione di filettatura (TD) in strati epitassiali di germanio con vuoti semicilindrici su silicio. Vengono presentati calcoli basati sull'interazione di TD e superficie tramite forza dell'immagine, misurazioni TD e osservazioni al microscopio elettronico a trasmissione dei TD.

Calcolo teorico e verifica sperimentale per la riduzione della dislocazione in strati epitassiali di germanio con vuoti semicilindrici su silicio

Questo lavoro presenta protocolli di microfabbricazione per il raggiungimento di cavità e pilastri con profili rientranti e doppiamente rientranti sui wafer SiO2/Si utilizzando la fotolitografia e l'incisione a secco. Le superfici microstrutturate risultanti dimostrano una notevole repellenza liquida, caratterizzata da una robusta intrappolamento dell'aria a lungo termine sotto liquidi umidi, nonostante l'intrinseca bagnabilità della silice.

Rendering di siO2/Si Superfici omnifobiche da intaglio Gas-Entrapping Microtextures Comprising Reentrant e Doubly Reentrant Cavities or Pillars

Questo lavoro presenta un protocollo dettagliato per la microfabbricazione di sbalzi di α quarzo nanostrutturati su un substrato tecnologico SILICON-On-Insulator (SOI) a partire dalla crescita epitassiale del film di quarzo con il metodo di rivestimento a tuffo e quindi nanostrutturazione del film sottile tramite litografia nanoimprint.

Pellicole α al quarzo epitassiale su silicio: dal materiale ai nuovi dispositivi

Il presente protocollo descrive la cristallizzazione di microscopici cristalli di ghiaccio e clatrati idrati in dispositivi microfluidici, consentendo lo scambio di liquidi attorno ai cristalli formati. Ciò fornisce possibilità senza precedenti per esaminare il processo di cristallizzazione e i meccanismi di legame degli inibitori.

Un approccio microfluidico per lo studio della cristallizzazione di ghiaccio e clatrato idrato

Questo articolo ripercorre il ciclo di vita di un risonatore a membrana in nitruro di silicio, dalla progettazione alla fabbricazione fino alla caratterizzazione.

Fabbricazione e caratterizzazione di risonatori a membrana in nitruro di silicio ad alto Q

Scopri la sintesi di film di clatrato di silicio tipo II mediante doppio ricottura termica, un metodo semplice ed economico che non richiede glove box. Questo protocollo facilita la ricerca su materiali semiconduttori innovativi.

Fabbricazione e ottimizzazione di film di clatrato di silicio di tipo II

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