Qué es Pasivación de hidrógeno

¿Qué significa la pasivación de hidrógeno?

La pasivación de hidrógeno se refiere a la estabilización de las superficies del material de silicio a partir de reacciones químicas a través de la creación de enlaces de hidrógeno y silicio. Los materiales a base de silicio fabricados recientemente pueden contener enlaces colgantes reactivos en sus átomos de silicio. Estos enlaces colgantes pueden afectar las energías de banda prohibida del material, afectando sus propiedades como semiconductor. Además, los enlaces colgantes reactivos son sensibles al aire; pasivar estas posiciones con hidrógeno puede aumentar la estabilidad y la longevidad del material.

La pasivación de hidrógeno se logra con una variedad de fuentes de hidrógeno:

  • H molecular2
  • H atómico generado en plasma
  • Cocción de sólidos de nitruro de Si hidrogenado (SiN:H)
  • Fluoruro de hidrógeno

La importancia y los efectos de la pasivación con hidrógeno son relevantes en la industria electrónica para semiconductores y para aplicaciones relacionadas con la energía, como los dispositivos de energía solar. La naturaleza complicada de la química subyacente ha sembrado mucha investigación científica.

industriapedia explica la pasivación de hidrógeno

Los materiales a base de silicio contienen átomos de silicio en su superficie que no están saturados, lo que significa que tienen tres enlaces apareados y un enlace colgante con un electrón desapareado. De acuerdo con el principio químico de la regla del octeto, estos átomos de silicio con enlaces colgantes son reactivos. Las reacciones con otras moléculas pueden cambiar las propiedades del material o causar daños. La pasivación con hidrógeno es una de esas reacciones, donde el enlace colgante (Si•) reacciona con el hidrógeno para producir un enlace Si-H estable. La comprensión mecánica básica implica las siguientes reacciones:

Si• + H2 -> Si-H + H•, o

Si• + H• -> Si-H

dependiendo de la fuente de hidrógeno. Los verdaderos detalles mecanicistas son complicados y aún se debaten en la investigación científica teórica.

Los enlaces colgantes se consideran defectos dentro del material de silicio porque generan estados defectuosos dentro de la banda prohibida del material. Dichos defectos pueden reducir la calidad del dispositivo. Aunque la pasivación generalmente se refiere a estabilizar un material contra daños, la pasivación con hidrógeno generalmente mejora las propiedades electrónicas del material. La investigación científica tiene como objetivo optimizar estas mejoras mediante el uso de diversas fuentes de hidrógeno y condiciones de aplicación, como la temperatura, la duración y la presión.

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