Dans une collaboration rare, deux scientifiques, frères travaillant dans des disciplines indépendantes, ont combiné des expertises complémentaires pour s'attaquer à un problème chimique lié à l'utilisation du silicium dans les appareils électroniques.
Le chef du Centre national de deutération, le Dr Tamim Darwish, a suggéré à son frère, le Dr Nadim Darwish, maître de conférences spécialisé en électronique moléculaire à l'Université de Curtin, que la deutération du silicium pourrait améliorer ses propriétés.
Le Dr Tamim Darwish connaît très bien les propriétés uniques du deutérium, un isotope de l'hydrogène utilisé pour remplacer l'hydrogène dans les molécules et qui est au centre des travaux du National Deuteration Facility (NDF).
Cette installation de l'ANSTO est un leader mondial en matière de deutération pour les applications de recherche, et elle est spécialisée dans la fourniture de molécules deutérées et de techniques de marquage sur mesure.
Les résultats de leurs recherches publiés dans ACS Applied Materials &Interfaces rapporte des améliorations des propriétés du silicium lorsque l'hydrogène a été remplacé par du deutérium sur la couche superficielle.
Ces dernières années, une technologie associant silicium et molécules organiques a suscité un intérêt considérable pour diverses applications telles que les capteurs, les cellules solaires, la production d'électricité et les dispositifs électroniques moléculaires.
Le défi de cette technologie réside dans le fait que les surfaces en silicium et en hydrogène (surfaces Si−H), essentielles à la construction de ces dispositifs, sont sujettes à l’oxydation. Cette oxydation peut nuire à la stabilité des appareils tant mécaniquement qu'électroniquement.
Dans cette étude, les frères Darwish et leurs collègues ont découvert que si l'hydrogène est remplacé par du deutérium, créant ainsi des surfaces Si−D, ces surfaces deviennent beaucoup plus résistantes à l'oxydation lorsqu'elles sont exposées à des tensions positives ou négatives. Les surfaces Si−D ont démontré une plus grande stabilité contre l'oxydation et leurs caractéristiques électriques étaient plus cohérentes par rapport aux surfaces Si−H.
Les enquêteurs ont recommandé d'utiliser des surfaces Si−D au lieu de surfaces Si−H dans les applications nécessitant des surfaces en silicium non oxydées, telles que les biocapteurs électrochimiques, les dispositifs électroniques moléculaires à base de silicium et les générateurs triboélectriques à base de silicium.
Les effets isotopiques de surface significatifs rapportés dans cette étude ont des implications pour la conception de dispositifs à base de silicium, d'électronique moléculaire et de dispositifs de production d'énergie à base de silicium. De plus, ces résultats ont un impact sur l'interprétation des caractéristiques de transport de charge dans de tels dispositifs.
Plus d'informations : Tiexin Li et al, Les atomes terminaux de deutérium protègent le silicium de l'oxydation, Matériaux et interfaces appliqués par ACS (2023). DOI :10.1021/acsami.3c11598
Informations sur le journal : Matériaux et interfaces appliqués ACS
Fourni par l'Organisation australienne des sciences et technologies nucléaires (ANSTO)
