В MIT предложили простой способ защиты кремния от окисления

Широко применяемый в компьютерных микросхемах, солнечных элементах и прочих высокотехнологичных устройствах кремний, нуждается перед этим в так называемой пассивации. Нанесение покрытия «закрепляет» свободные атомные связи и предотвращает окисление, способное нарушить электрические функции кремния. Подобная процедура пассивации происходит при высоких температурах, требует больших затрат энергии и ограничивает применение в электронике сравнительно легкоплавких веществ.

Команда исследователей MIT в статье, опубликованной в Advanced Materials, предложила новый способ пассивации силикона, осуществляемой в противоположность прежнему, при комнатных температурах.

Традиционная пассивация с нанесением покрытия из нитрида кремния, требует нагрева кремниевых поверхностей до 400 °С и является одним из самых затратных этапов процесса изготовления солнечных батарей и прочих устройств. Метод, разработанный в MIT под руководством профессора Карен Глизон (Karen Gleason), использует для пассивации полимеризацию органических веществ, испаряемых в вакууме на проволоке, нагретой до 300 °С. Температура самого кремния при этом никогда не поднимается выше 20 °С. Расход электричества на нагрев проволоки сопоставим с мощностью обычной электролампы, то есть энергозатраты процесса весьма невелики.

В тестах полученное таким образом полимерное покрытие наблюдалось на протяжении более 200 часов. На протяжении этого срока не было отмечено никаких признаков окисления кремния или ухудшения его рабочих характеристик, тогда как на незащищенной поверхности материала в воздушной среде оксид образуется всего за несколько минут.

Применение этого процесса для изготовления солнечных батарей обеспечивает дополнительное преимущество — защитный полимерный слой является одновременно антирефлективным, что повышает эффективность преобразования солнечной энергии.

Низкотемпературная технология позволит сочетать в чипах кремний с органическими материалами (например, с ДНК и антителами), что откроет для них принципиально новые типы приложений, в частности, сенсоров определенных типов биологических молекул.

Все материалы, требуемые для нового метода пассивации, коммерчески доступны, то есть его внедрение не встретит серьезных проблем и может быть осуществлено достаточно быстро. В экспериментах MIT использовался определенный тип полимера, но процесс можно модифицировать и для других органических материалов.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365