Name: Fabricação e Otimização de Filmes de Clatrato de Silício Tipo II (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-10-14T13:50:00.000+00:00
Duration: 6 min 53 s
Description: Aprenda a sintetizar filmes de clatrato de silício tipo II usando anelamento térmico duplo sem necessidade de caixa de luvas. Este método acessível e econômico utiliza substrato de silício e ácido fluorídrico para aplicações em dispositivos eletrônicos e fotônicos de próxima geração.

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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>Vidro hermético</td><td></td><td>Feito sob medida</td><td></td></tr><tr><td>Balanço analítico</td><td>Sartorius</td><td>1409 001</td><td></td></tr><tr><td>Ciclohexano anidro</td><td>Termo Científica</td><td>11403087</td><td>&ge; 99% de pureza</td></tr><tr><td>Gás argônio</td><td>LINDE GAS</td><td>2890122 2010</td><td>Tamanho da garrafa S11Pureza 99,9999%</td></tr><tr><td>Caneta com ponta 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>Forno de tubos horizontais</td><td>GERO CARBOLITA</td><td>EST12150B-230SN</td><td>Forno programável</td></tr><tr><td>Prensa hidráulica</td><td>Rondol</td><td></td><td>Manual, tampo de mesa, com placas de aquecimento</td></tr><tr><td>Ácido fluorídrico (HF)</td><td>VWR Chemicals</td><td>20319.291</td><td>48% de HF costumava produzir solução de 10% vol.</td></tr><tr><td>Barco de liga 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>Sódio metálico</td><td>Termo-Química Científica</td><td>L13285.24</td><td>99% de pureza</td></tr><tr><td>Tubo de quartzo</td><td>ALC Quartz</td><td>Feito sob medida</td><td>diâmetro externo: 65,5 & maismn; 0,3 mm, diâmetro interno: entre 57 e 60 mm, comprimento: 550 mm</td></tr><tr><td>Sistema de gravação RIE</td><td>CORIAL</td><td>210IL</td><td></td></tr><tr><td>Cortador de lâmina segmentada</td><td>Facom</td><td>844.S9PB</td><td>Largura de lâmina de 9 mm</td></tr><tr><td>Pastilha de silício (c-Si (001))</td><td>BT Electronics</td><td>A partir do estoque</td><td>525 & plusmn; 25 & micro; m de espessura, polido de um lado, com silício (P) dopado com n (001)</td></tr><tr><td>Tubo de aço inoxidável</td><td>Hositrad</td><td>Feito sob medida</td><td>Usado para montagem selada, material SST304</td></tr><tr><td>Hexafluoreto de enxofre (SF6)</td><td>Air Liquide</td><td>P0964S05R0A001</td><td>Tamanho da garrafa S05 pureza 99,9990%</td></tr><tr><td>Fio de tântalo (Ta)</td><td>Termo-Química Científica</td><td>10349.G9</td><td>0,5 mm de diâmetro 99,95% pureza, total de 25 m</td></tr><tr><td>Turbobomba</td><td>Edwards</td><td>EXT255H</td><td></td></tr></tbody></table>

fabricação e otimização de filmes de clatrato de silício tipo ii

Fabrication and Optimization of Type II Silicon Clathrate Films

Fabricação e Otimização de Filmes de Clatrato de Silício 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

JoVE Journal

Chemistry

Química

Silício policristalino de película fina de células solares em vidro são fabricados pela deposição de boro e fósforo camadas de silício dopado seguido por cristalização passivação defeito, e metalização. Plasmonic luz aprisionamento é introduzido através da formação de nanopartículas de Ag na superfície da célula de silício tapado com um reflector difusa resultando em ~ reforço fotocorrente 45%.

Silício policristalino de película fina de células solares com plasmonic avançada Luz-caça com armadilhas

Descreve-se a utilização de deposição de laser pulsado (PLD), e as técnicas de fotolitografia fio de ligação para criar dispositivos de óxidos complexos escala micrométrica. A PLD é utilizado para crescer finas películas epitaxiais. Técnicas de fotolitografia e fios de ligação são introduzidos para criar dispositivos práticos para fins de medição.

Fabricação de óxidos complexos espacialmente confinados

Um método para unir permanentemente dois wafers de silício para perceber que um gabinete uniforme é descrito. Isso inclui a preparação de wafer, limpeza, ligação RT e processos de ressarcimento. Os wafers ligados resultantes (células) têm uniformidade de gabinete ~1%1,2. A geometria resultante permite medições de líquidos confinados e gases.

Fabricação de cavidades de nanoescala uniformes via Silicon Direct Wafer Bonding

Um protocolo é apresentado para a preparação de filmes epitaxiais piezoelétricos macroporosos de quartzo sobre silício por solução química usando dip-coating e tratamentos térmicos ao ar.

Preparação de macroporosas Epitaxial quartzo Filmes sobre Silicon Chemical Solution Deposition por

Através do sulfurization de metais de transição previamente depositados, hetero-estruturas de grande área e vertical cristal 2D podem ser fabricados. O filme de transferência e os procedimentos de fabricação do dispositivo também são demonstrados neste relatório.

Preparação da grande-área Vertical 2D cristal Hetero-estruturas através da Sulfurization dos filmes de Metal de transição para a fabricação de dispositivo

Apresentamos um método detalhado para fabricar uma matriz de fototransistor NIPIN lateral deformável para sensores de imagem curvos. A matriz de fototransistor com uma forma de malha aberta, que é composta de ilhas de silicone fina e elásticos metais interligações, proporciona flexibilidade e elasticidade. O analisador do parâmetro caracteriza a propriedade elétrica do fototransistor fabricado.

Fabricação de imagem flexível Sensor baseado no NIPIN Lateral Phototransistors

Cálculo teórico e verificação experimental são propostos para uma redução da densidade de deslocamento de rosca (DT) em camadas epitaxiais de germânio com vazios semicilíndricos sobre silício. Cálculos baseados na interação de TDs e superfície via força de imagem, medições de TD e observações de microscópio eletrônico de transmissão de TDs são apresentados.

Cálculo Teórico e Verificação Experimental para Redução de Deslocamento em Camadas Epitaxiais de Germânio com Vazios Semicilíndricos em Silício

Este trabalho apresenta protocolos de microfabricação para alcançar cavidades e pilares com perfis reentrantes e duplamente reentrantes em wafers SiO2/Siusando fotolitografia e gravura seca. As superfícies microtexturizadas resultantes demonstram notável repellência líquida, caracterizada por robusta armadilha de ar a longo prazo líquidos úmidos, apesar da molhada intrínseca da sílica.

Renderização SiO2/Si Surfaces Omniphobic esculpindo microtexturas de armadilha de gás compreendendo reentrant e duplamente reentrant cavidades ou pilares

Este trabalho apresenta um protocolo detalhado para a microfabização de cantilever nanoestruturado de α-quartzo em um substrato de tecnologia Silicon-On-Insulator (SOI) a partir do crescimento epitaxial do filme de quartzo com o método de revestimento de mergulho e, em seguida, nanoestruturação do filme fino através de litografia nanoimimprint.

Filmes nanoestruturados nanoestruturados de α-quartzo sobre silício: do material aos novos dispositivos

O presente protocolo descreve a cristalização de cristais de gelo microscópicos e hidratos de clatratos em dispositivos microfluídicos, possibilitando a troca líquida ao redor dos cristais formados. Isso fornece possibilidades incomparáveis para examinar o processo de cristalização e os mecanismos de ligação dos inibidores.

Uma abordagem microfluídica para o estudo da cristalização de hidratos de gelo e clatrato

Este artigo traça o ciclo de vida de um ressonador de membrana de nitreto de silício, desde o projeto até a fabricação e a caracterização.

Fabricação e caracterização de ressonadores de membrana de nitreto de silício High-Q

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