Oxidación anódica de la superficie hidrogenada de Si(111)

JOAQUÍN KLUG; GABRIELA LACCONI

Salta, Argentina

Congreso; XVI CONGRESO ARGENTINO DE FISICOQUIMICA Y QUIMICA INORGANICA; 2009

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

OXIDACIÓN ANODICA DE LA SUPERFICIE HIDROGENADA DE Si(111) Joaquín Klug, Gabriela I. Lacconi INFIQC, Departamento de Fisicoquímica, Facultad de Ciencias Químicas. Universidad Nacional de Córdoba, Medina Allende y Haya de la Torre, Ciudad Universitaria, X5000HUA, Córdoba, ARGENTINA e-mail: glacconi@mail.fcq.unc.edu.ar Uno de los principales intereses de la industria de la microelectrónica radica en la obtención de películas muy delgadas, perfectamente lisas y aislantes sobre las obleas de silicio. La importancia del estudio de la oxidación electroquímica de las superficies de silicio radica en la formación controlada de estas películas a temperatura ambiente, en soluciones acuosas y a bajos sobrepotenciales [1]. La superficie hidrogenada de silicio en contacto con aire o agua, se transforma en un óxido superficial. Por ello, luego del pretratamiento de hidrogenación es necesaria la rápida transferencia rápida de la muestra a la celda electroquímica, para poder detectar este proceso electroquímicamente. El objetivo de esta comunicación consiste en el estudio de la formación electroquímica de la película de óxido sobre la superficie de Si hidrogenada, en soluciones débilmente ácidas, a efectos de obtener plataformas aptas para el estudio de las propiedades de las membranas biológicas con acceso simultáneo a datos funcionales y estructurales [2]. En el presente trabajo de investigación se presentan los resultados obtenidos para la formación anódica de superficies hidroxiladas y oxidadas de silicio monocristalino, tipo n- de orientación (111), estableciendo sus características y propiedades eléctricas. Las superficies de n-Si(111) inicialmente son hidrogenadas mediante inmersión de las obleas en soluciones de HF y NH4F y la oxidación electroquímica se realiza en formas potenciodinámica y potenciostática en solución buffer de ácido acético/acetato de sodio, en oscuridad a temperatura ambiente. Los perfiles j/E potenciodinámicos muestran dos procesos anódicos definidos, el primero de ellos corresponde al reemplazo del H-terminal por especies OH-, y el segundo, a potenciales más positivos, está asociado con el crecimiento de la capa de óxido con ruptura de enlaces Si-Si subyacentes [3]. El potencial de banda plana del semiconductor, determinado a través de los gráficos de Mott-Schottky, se desplaza hacia valores más positivos en presencia de la película pasivante produciendo una alteración en la distribución de los estados superficiales. Por otra parte, se determinaron las propiedades eléctricas y el espesor de las películas de óxido formadas bajo diferentes condiciones experimentales, mediante espectroscopía de impedancia electroquímica. La película de óxido establece una barrera para la transferencia del electrón desde el semiconductor a la solución en forma equivalente a la pasivación producida por una monocapa orgánica. [1] P.G. Miney, V.J. Cunnane, J. Electroanal. Chem. 545 (2003) 73. [2] W. Knoll, I. Köper, R. Naumann, E.K. Sinner, Electrochimica Acta, 53 (2008) 6680. [3] A. G. Muñoz, A. Moehring, M. M. Lohrengel, Electrochim. Acta. 47 (2002) 2751.