En una rara colaboración, dos científicos, hermanos que trabajan en disciplinas no relacionadas, combinaron conocimientos complementarios para abordar un problema químico relacionado con el uso de silicio en dispositivos electrónicos.

El líder del Centro Nacional de Deuteración, el Dr. Tamim Darwish, sugirió a su hermano, el Dr. Nadim Darwish, profesor titular con experiencia en electrónica molecular en la Universidad de Curtin, que la deuteración del silicio podría mejorar sus propiedades.

El Dr. Tamim Darwish está muy familiarizado con las propiedades únicas del deuterio, un isótopo de hidrógeno que se utiliza para reemplazar el hidrógeno en las moléculas y el foco del trabajo en el Centro Nacional de Deuteración (NDF).

Estas instalaciones de ANSTO son líderes mundiales en deuteración para aplicaciones de investigación y se especializan en proporcionar moléculas deuteradas y técnicas de etiquetado personalizadas.

Los resultados de su investigación publicados en ACS Applied Materials &Interfaces informa mejoras en las propiedades del silicio cuando el hidrógeno fue reemplazado por deuterio en la capa superficial.

En los últimos años, ha habido un gran interés en una tecnología que combina silicio y moléculas orgánicas para diversas aplicaciones, como sensores, células solares, generación de energía y dispositivos electrónicos moleculares.

El desafío de esta tecnología ha sido que las superficies hechas de silicio e hidrógeno (superficies Si-H), que son cruciales para construir estos dispositivos, son propensas a la oxidación. Esta oxidación puede perjudicar la estabilidad de los dispositivos tanto mecánica como electrónicamente.

En este estudio, los hermanos Darwish y sus compañeros de trabajo descubrieron que si el hidrógeno se reemplaza con deuterio, creando superficies de Si-D, estas superficies se vuelven mucho más resistentes a la oxidación cuando se exponen a voltajes positivos o negativos. Las superficies de Si-D demostraron más estabilidad contra la oxidación y sus características eléctricas fueron más consistentes en comparación con las superficies de Si-H.

Los investigadores recomendaron utilizar superficies Si-D en lugar de superficies Si-H en aplicaciones que requieren superficies de silicio no oxidadas, como biosensores electroquímicos, dispositivos electrónicos moleculares basados ​​en silicio y generadores triboeléctricos basados ​​en silicio.

Los importantes efectos de los isótopos de superficie informados en este estudio tienen implicaciones para el diseño de dispositivos basados ​​en silicio, electrónica molecular y dispositivos de generación de energía basados ​​en silicio. Además, estos hallazgos afectan la interpretación de las características de transporte de carga en dichos dispositivos.

Más información: Tiexin Li et al, Los átomos terminales de deuterio protegen el silicio de la oxidación, Interfaces y materiales aplicados de ACS (2023). DOI:10.1021/acsami.3c11598

Información de la revista: Interfaces y materiales aplicados de ACS

Proporcionado por la Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear (ANSTO)