In una rara collaborazione, due scienziati, fratelli che lavorano in discipline non correlate, hanno unito competenze complementari per affrontare un problema chimico relativo all'uso del silicio nei dispositivi elettronici.
Il leader del National Deuteration Facility, il dottor Tamim Darwish, ha suggerito a suo fratello, il dottor Nadim Darwish, un docente senior con esperienza in elettronica molecolare presso la Curtin University, che la deuterazione del silicio potrebbe migliorarne le proprietà.
Il dottor Tamim Darwish conosce molto bene le proprietà uniche del deuterio, un isotopo dell'idrogeno utilizzato per sostituire l'idrogeno nelle molecole e al centro del lavoro presso la National Deuteration Facility (NDF).
Questa struttura dell'ANSTO è leader mondiale nella deuterazione per applicazioni di ricerca ed è specializzata nella fornitura di molecole deuterate e tecniche di etichettatura su misura.
I risultati della loro ricerca pubblicati in ACS Applied Materials &Interfaces riporta miglioramenti alle proprietà del silicio quando l'idrogeno è stato sostituito con deuterio sullo strato superficiale.
Negli ultimi anni si è registrato un notevole interesse per una tecnologia che combina silicio e molecole organiche per varie applicazioni quali sensori, celle solari, produzione di energia e dispositivi elettronici molecolari.
La sfida con questa tecnologia è che le superfici fatte di silicio e idrogeno (superfici Si−H), cruciali per la costruzione di questi dispositivi, sono soggette a ossidazione. Questa ossidazione può danneggiare la stabilità dei dispositivi sia meccanicamente che elettronicamente.
In questo studio, i fratelli Darwish e i loro collaboratori hanno scoperto che se l’idrogeno viene sostituito con deuterio, creando superfici Si−D, queste superfici diventano molto più resistenti all’ossidazione se esposte a tensioni positive o negative. Le superfici Si−D hanno dimostrato maggiore stabilità contro l'ossidazione e le loro caratteristiche elettriche erano più coerenti rispetto alle superfici Si−H.
I ricercatori hanno raccomandato di utilizzare superfici Si−D invece di superfici Si−H in applicazioni che richiedono superfici di silicio non ossidate, come biosensori elettrochimici, dispositivi elettronici molecolari a base di silicio e generatori triboelettrici a base di silicio.
I significativi effetti degli isotopi superficiali riportati in questo studio hanno implicazioni per la progettazione di dispositivi a base di silicio, elettronica molecolare e dispositivi di generazione di energia basati sul silicio. Inoltre, questi risultati influiscono sull'interpretazione delle caratteristiche del trasporto di carica in tali dispositivi.
Ulteriori informazioni: Tiexin Li et al, Gli atomi terminali di deuterio proteggono il silicio dall'ossidazione, Materiali e interfacce applicati ACS (2023). DOI:10.1021/acsami.3c11598
Informazioni sul giornale: Materiali e interfacce applicati a ACS
Fornito dall'Organizzazione australiana per la scienza e la tecnologia nucleare (ANSTO)
