O que significa passivação de hidrogênio?
A passivação de hidrogênio refere-se à estabilização de superfícies de material de silício de reações químicas através da criação de ligações de silício de hidrogênio. Materiais à base de silício fabricados recentemente podem conter ligações pendentes reativas em seus átomos de silício. Essas ligações pendentes podem afetar as energias de gap do material, afetando suas propriedades como semicondutor. Além disso, ligações pendentes reativas são sensíveis ao ar; passivar essas posições com hidrogênio pode aumentar a estabilidade e longevidade do material.
A passivação de hidrogênio é obtida com uma variedade de fontes de hidrogênio:
- Molecular H2
- H atômico gerado no plasma
- Queima de sólidos de nitreto de Si hidrogenados (SiN:H)
- Fluoreto de hidrogénio
A importância e os efeitos da passivação de hidrogênio são relevantes na indústria eletrônica para semicondutores e para aplicações relacionadas à energia, como dispositivos de energia solar. A natureza complicada da química subjacente semeou muita pesquisa científica.
Industriapedia explica a passivação de hidrogênio
Os materiais à base de silício contêm átomos de silício em sua superfície que são insaturados, o que significa que eles têm três ligações emparelhadas e uma ligação pendente com um elétron não emparelhado. De acordo com o princípio químico da regra do octeto, esses átomos de silício com ligações pendentes são reativos. As reações com outras moléculas podem alterar as propriedades do material ou causar danos. A passivação por hidrogênio é uma dessas reações, na qual a ligação pendente (Si•) reage com o hidrogênio para produzir uma ligação Si-H estável. A compreensão mecanística básica envolve as seguintes reações:
Si• + H2 -> Si-H + H•, ou
Si• + H• -> Si-H
dependendo da fonte de hidrogênio. Os verdadeiros detalhes mecanicistas são complicados ainda debatidos na pesquisa científica teórica.
As ligações pendentes são consideradas defeitos dentro do material de silício porque geram estados de defeito dentro do bandgap do material. Tais defeitos podem reduzir a qualidade do dispositivo. Embora a passivação normalmente se refira à estabilização de um material contra danos, a passivação por hidrogênio geralmente aumenta as propriedades eletrônicas do material. A pesquisa científica visa otimizar esses aprimoramentos usando várias fontes de hidrogênio e condições de aplicação, como temperatura, duração e pressão.