Préparation de macroporeuses Épitaxial Quartz Films de silicium par dépôt chimique Solution

Quand un matériau piézoélectrique comme α-quartz est soumis à une tension de polarisation il subit une déformation mécanique. Si ce matériau est poreux, ces changements de volume peuvent conduire à l'expansion des pores ou de contraction, la création d'un système sensible similaire à ce qui peut être observé à vivre organites biologiques. ¹ déformable poreuse α-quartz a été produite en utilisant la microfabrication, ^{2, mais} ces techniques ne peuvent pas encore produire des structures de pores 3-D, et des diamètres de pores sont de l'ordre de plusieurs centaines de nanomètres. La cristallisation de la silice amorphe structuré a été entravée par la nucléation inhomogène causée par les énergies de surface élevées et la déformation architecturale due à grossissement et la fusion. De plus, comme toutes les formes de silice sont construits sur des réseaux SiO ₄ tétraédriques extrêmement stables, les énergies libres de formation de la silice amorphe, du quartz α-SiO ₂ et d'autres formes polymorphes sont à peu près égales dans une gamme étendue des températures, Making, il est difficile de produire des α-quartz comme une seule polymorphe de la cristallisation d'un gel de silice amorphe. ³ Un autre aspect qui rend plus difficile la cristallisation contrôlée de silice amorphe structurée est que le quartz présente une vitesse de nucléation relativement lente, mais un taux de croissance extrêmement rapide, rapporté entre 10-94 nm / s. ^4,5 nucléation lente couplée à la croissance rapide tend à générer des cristaux beaucoup plus grande que la structure nanoporeuse original, donc la morphologie d'origine est perdue. Les métaux alcalins, tels que Na ⁺ et ^Li +, ont été utilisés pour cristalliser α-quartz, souvent en combinaison avec un traitement hydrothermique. ^5,6 En outre, un ^Ti4 + / Ca ²⁺ combinaison a été utilisée pour cristalliser des particules sphériques de silice dans quartz par un circuit de chimie douce en utilisant alcoxydes de silicium. ⁷ Toutefois, la cristallisation contrôlée d'un film de silice amorphe structurée en quartz reste un défi.

<p class="jove_content"> Récemment, strontium a été trouvé pour catalyser la nucléation et la croissance de SiO ₂ cristallisé sous la pression ambiante et des températures relativement basses. ^8,9 épitaxie, provient de la non-concordance favorable entre α-quartz et le substrat> de silicium <100, produire des films minces piézoélectriques orientés. Induite par évaporation-auto-assemblage pour produire des films de silice mésoporeuse a été utilisé depuis 1999. ¹⁰ Cette technique a été étudié et appliqué à une multitude d'agents servant de modèle dans diverses conditions pour produire des pores de tailles et de mésophases variables. Il a été constaté que les changements dans la taille de subnanométriques mésopore peuvent avoir un effet dramatique sur la diffusion de soluté à travers des systèmes poreux ^11, validant cette grande attention à la structure de pore. De plus, l'accessibilité au réseau de pore interne de silice peut être obtenue en commandant la phase micellaire de la matrice ^12.

Ici, la voie de synthèse tchapeau permet un contrôle sans précédent sur ​​la taille de l'épaisseur et des pores de couches de silice amorphe en utilisant une nouvelle séparation de phase est mise en évidence. ¹³ Ces films sont infiltrés avec des sels de Sr (II) et cristallisé à l'a-quartz à 1000 ° C sous air à la pression ambiante. La taille de pores capable de retenir à l'aide de ce processus de cristallisation est déterminée, et l'effet de l'épaisseur de paroi et l'épaisseur du film est étudiée. Enfin la piézo-électricité et la déformabilité du système de pores sont étudiés.