什么是氢气钝化？

投稿专栏 • 2023年11月13日 22:36 • 阅读 2069

什么是氢气钝化？

氢钝化是什么意思？

氢钝化是指通过产生氢硅键，从化学反应中稳定硅材料表面。最近制造的硅基材料可能在其硅原子上含有反应性悬垂键。这些悬垂键会影响材料的带隙能量，从而影响其作为半导体的性能。此外，反应性悬垂键对空气敏感;用氢气钝化这些位置可以提高材料的稳定性和寿命。

氢气钝化是通过多种氢气源实现的：

氢钝化的重要性和影响与电子工业中的半导体和能源相关应用（如太阳能设备）有关。基础化学的复杂性已经播下了许多科学研究的种子。

硅基材料表面含有不饱和的硅原子，这意味着它们具有三个成对键和一个带有不成对电子的悬垂键。根据八位组规则的化学原理，这些具有悬垂键的硅原子是反应性的。与其他分子的反应会改变材料的性质或造成损坏。氢钝化就是这样一种反应，其中悬空键（Si•）与氢反应产生稳定的Si-H键。基本的机理理解包括以下反应：

Si• + H₂-> Si-H + H•，或

Si• + H• -> Si-H

取决于氢气来源。真正的机理细节很复杂，在理论科学研究中仍有争议。

悬垂键被认为是硅材料内部的缺陷，因为它们在材料的带隙内产生缺陷状态。此类缺陷会降低设备质量。虽然钝化通常是指稳定材料免受损坏，但氢钝化通常增强材料的电子性能。科学研究旨在通过使用各种氢源和应用条件（如温度、持续时间和压力）来优化这些增强功能。